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计算物理 2024年

作者：廖棱锐刘浩杨咏乐莫崇杰陈良文张晟程锐张平康炜北京大学工学院及北京大学应用物理与技术研究中心湖南大学物理与微电子科学学院北京计算科学研究中心中国科学院近代物理研究所北京应用物理与计算数学研究所

高能量密度条件下的物质状态与流体动力学对高能量密度科学与惯性约束聚变的研究十分重要。考虑到实验方法的难度大、成本高且探测手段有限，使用辐射流体力学数值模拟的方法来进行研究并辅助实验的设计与开展，是一个不可或缺的途径。... 详细信息

高能量密度条件下的物质状态与流体动力学对高能量密度科学与惯性约束聚变的研究十分重要。考虑到实验方法的难度大、成本高且探测手段有限，使用辐射流体力学数值模拟的方法来进行研究并辅助实验的设计与开展，是一个不可或缺的途径。近年来高能量密度物理的集成实验亟须一套公开的多用途辐射流体数值模拟程序。针对这一迫切需求，编写了一套多用途模块化一维高可压缩辐射流体力学计算模拟C/C++程序Aardvark，可用于高能量密度物理领域中强流重离子束、强电流Z 箍缩、激光与黑腔辐射等多驱动源流体或等离子体的多物理场预测。采用Aardvark程序对典型多驱动源高能量密度条件下的应用场景进行了数值研究。

关键词：高能量密度物理辐射流体力学状态方程 Z箍缩重离子束

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紧凑型反应堆中的单粒子动力学

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计算物理 2022年第3期39卷 253-260页

作者：于承新舒小芳刘杰北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京量子信息科学研究院北京100193 中国工程物理研究院研究生院北京100096

针对紧凑型聚变反应堆独特的磁势阱结构,使用蒙特卡罗方法研究单个高能带电粒子的约束动力学行为。考虑到磁场位型的局域平坦性,在足够小的计算区域或足够短的时间内,带电粒子基本上在一个常数磁场中的运动。基于此,给出精确保证能量守... 详细信息

针对紧凑型聚变反应堆独特的磁势阱结构,使用蒙特卡罗方法研究单个高能带电粒子的约束动力学行为。考虑到磁场位型的局域平坦性,在足够小的计算区域或足够短的时间内,带电粒子基本上在一个常数磁场中的运动。基于此,给出精确保证能量守恒的粒子运动方程逐点解析解,该计算方案具有长时间追踪的能力。模拟结果表明:对于初始位置和速度方向随机分布的具有1千电子伏能量的高能氘粒子,大约有7%的概率能够约束至10 ms量级。由于粒子运动方程的求解过程不依赖于具体的磁场位型,所以它可以方便地应用到具有任意位型的磁约束装置中。

关键词：紧凑型聚变反应装置单粒子运动磁势阱

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一种用于CALPHAD自动集成建模的热力学数据批量提取方法

一种用于CALPHAD自动集成建模的热力学数据批量提取方法

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作者：种晓宇王镤子愚马猛高兴誉阙嘉豪黄永兴咸家伟余威王丽芳宋海峰 650499 云南省昆明市五华区一二一大街文昌路68号

本发明涉及材料科学和化学，以及计算机技术领域，公开了一种用于CALPHAD自动集成建模的热力学数据批量提取方法，包括以下步骤：S1：读取指定温度和/或压强对应的吉布斯自由能、子合金文件名和/或温度数据；S2：自动批量处理温度、吉... 详细信息

标准号: CN117744350A

本发明涉及材料科学和化学，以及计算机技术领域，公开了一种用于CALPHAD自动集成建模的热力学数据批量提取方法，包括以下步骤：S1：读取指定温度和/或压强对应的吉布斯自由能、子合金文件名和/或温度数据；S2：自动批量处理温度、吉布斯自由能和子合金文件名数据，得到热力学参数混合熵和混合焓；S3：批量生成可用于建模的输入文件。本发明简化了相图热力学计算的过程，减少了手动操作和繁琐的数据转化工作，科研人员可以更高效地利用已经得到的大量数据进行相图预测和热力学建模，节省时间和精力，提高研究效率。

关键词：建模吉布斯自由能合金计算机技术领域读取压强热力学参数热力学计算热力学数据文件名数据输入文件数据转化温度数据自动集成材料科学混合焓混合熵热力学可用预测科研研究

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拉伸加载下PBX炸药力学性能的分子动力学模拟

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高压物理学报 2022年第4期36卷 125-132页

作者：高飞艳刘睿陈鹏万龙瑶陈军北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京大学应用物理与技术中心北京100871

采用分子动力学方法研究了拉伸加载下HMX基PBX界面力学行为的应变率依赖性。模拟结果显示,PBX的拉伸强度和弹性模量随着应变率的增加而增大。HMX-F2311的断裂方式与应变率相关:初始应变主要集中于黏结剂F2311,在低应变率下形成了一条大... 详细信息

采用分子动力学方法研究了拉伸加载下HMX基PBX界面力学行为的应变率依赖性。模拟结果显示,PBX的拉伸强度和弹性模量随着应变率的增加而增大。HMX-F2311的断裂方式与应变率相关:初始应变主要集中于黏结剂F2311,在低应变率下形成了一条大致垂直于加载方向的主裂纹;随着拉伸应变率的增加,破坏路径将分布在整个模型上;PBX的断裂失效是由于黏结剂F2311的脱粘。在单轴拉伸加载过程中,HMX-F2311的势能随拉伸应变率的增加而迅速增大,尤其在高应变率拉伸加载下,范德华力相互作用对势能的演变起到了决定性作用。分子动力学模拟揭示了应变率对HMX-F2311界面微观结构、力学行为和断裂损伤机制的影响,对PBX的设计、制备和安全使用具有重要意义。

关键词：聚合物黏结炸药单轴拉伸力学行为断裂机理分子动力学

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用于腔体内电磁脉冲模拟的三维并行全电磁粒子方法

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强激光与粒子束 2021年第12期33卷 97-102页

作者：孟雪松李光荣赵振国燕朝叙张玲玉中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

X射线辐照飞行器等腔体在其内部产生的腔体内电磁脉冲,会干扰其内部电子系统的正常工作,进而影响飞行器的运行和生存。介绍一种三维并行全电磁粒子方法,用于模拟X射线辐照腔体在其内部产生的瞬态电磁脉冲响应。在这一数值方法中,时域有... 详细信息

X射线辐照飞行器等腔体在其内部产生的腔体内电磁脉冲,会干扰其内部电子系统的正常工作,进而影响飞行器的运行和生存。介绍一种三维并行全电磁粒子方法,用于模拟X射线辐照腔体在其内部产生的瞬态电磁脉冲响应。在这一数值方法中,时域有限差分方法和Particle-in-Cell方法用来求解瞬态电磁场的产生和带电粒子运动之间的耦合关系,有效电流分配方法用来计算瞬态电磁场产生的源项。该方法基于JASMIN并行框架实现,可模拟含数亿网格和数亿粒子的三维腔体结构的内电磁脉冲响应,且具备大规模并行的优势。用这一方法来模拟圆柱腔体在X射线辐照下的腔体内电磁脉冲响应,其计算结果与文献结果吻合较好,验证了算法的有效性和正确性。

关键词：系统电磁脉冲腔体内电磁脉冲三维并行全电磁粒子方法 Particle-in-Cell方法

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具结构阻尼的拟线性膜方程的吸引子及其上半连续性

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中国科学：数学 2021年第2期51卷 315-332页

作者：丁鹏燕杨志坚赵雅娟北京应用物理与计算数学研究所北京100088 郑州大学数学与统计学院郑州450001

本文研究具结构阻尼的拟线性膜方程utt+Δ^(2)u+(-Δ)^(α)ut+Δφ(Δu)+f(u)=g的适定性以及解的长时间动力学行为,其中α∈(1,2),旨在研究耗散指标α对方程解的适定性和长时间动力学行为的影响.本文证明非线性项φ(s)存在一个依赖于耗... 详细信息

本文研究具结构阻尼的拟线性膜方程utt+Δ^(2)u+(-Δ)^(α)ut+Δφ(Δu)+f(u)=g的适定性以及解的长时间动力学行为,其中α∈(1,2),旨在研究耗散指标α对方程解的适定性和长时间动力学行为的影响.本文证明非线性项φ(s)存在一个依赖于耗散指标α的临界指数pα=(N+4(α-1))/(N-4(α-1))^(+)(N=3,4),当1≤p 0时具有整体正则性;(ⅱ)对任意α∈(1,2),对应的解算子半群S^(α)(t)在自然能量空间中存在整体吸引子和指数吸引子;(ⅲ)整体吸引子族{Aα}在任意点α0∈(1,2)处上半连续,即对Aα0。的任意邻域U,当|α-α0|<<1时有Aα■U.

关键词：拟线性膜方程结构阻尼临界指数整体吸引子指数吸引子吸引子的上半连续性

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一种温度压强相图自动化建模方法及装置

一种温度压强相图自动化建模方法及装置

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作者：宋海峰种晓宇高兴誉王镤子愚阙嘉豪黄永兴咸家伟余威王丽芳 100088 北京市海淀区花园路6号

本发明涉及材料基因工程领域，具体涉及一种温度压强自动化建模方法，基于先进的第一性原理计算，利用热力学数据作为起点，并将其作为CALPHAD热力学公式的输入数据。通过精心设计和优化，构建多种不同温度和压强条件下的热力学相图模... 详细信息

标准号: CN117894406A

本发明涉及材料基因工程领域，具体涉及一种温度压强自动化建模方法，基于先进的第一性原理计算，利用热力学数据作为起点，并将其作为CALPHAD热力学公式的输入数据。通过精心设计和优化，构建多种不同温度和压强条件下的热力学相图模型，并可对其参数进行进一步优化，为材料设计和研究提供了一种高效而准确的工具。通过建立材料的温度压强相图，能够更好地理解材料的相平衡行为和热力学性质，并获得更全面的材料信息，本发明可以通过建模和计算快速准确地预测材料在这些极端条件下的状态和性质。此外，本发明能够在低成本和短时间内进行对高温高压材料的设计筛选，并构建相应的热力学数据库，为材料研究和开发提供重要的支持。

关键词：压强构建高温高压材料基因工程领域热力学数据库第一性原理热力学公式热力学数据热力学性质设计和优化自动化建模材料设计材料信息材料研究极端条件压强条件低成本热力学图模型建模筛选平衡预测优化开发研究

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杜祥琬院士访谈录:从38年前《计算物理》上的一篇论文谈起

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计算物理 2022年第1期39卷 2-5页

作者：刘洁黄烁崔磊磊北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院战略技术装备发展中心北京100094

自1984年创刊起,《计算物理》就承载着推动中国计算物理及相关学科基础创新研究之重任。38年来,历届编委会和几代编辑人不忘创刊初心,筚路蓝缕、辛勤耕耘、持之以恒,《计算物理》始终坚守“传播计算物理领域前沿研究成果、促进计算物理... 详细信息

自1984年创刊起,《计算物理》就承载着推动中国计算物理及相关学科基础创新研究之重任。38年来,历届编委会和几代编辑人不忘创刊初心,筚路蓝缕、辛勤耕耘、持之以恒,《计算物理》始终坚守“传播计算物理领域前沿研究成果、促进计算物理学术交流、推动计算物理学科发展”的办刊宗旨,在我国计算物理以及相关学科的创新发展中发挥了重要作用。

关键词：办刊宗旨计算物理前沿研究成果历届编委学术交流相关学科杜祥琬持之以恒

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中红外激光场下阈上电离能谱中的低能结构

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物理学报 2022年第23期71卷 125-133页

作者：肖智磊全威许松坡柳晓军魏政荣陈京湖北大学物理学院武汉430062 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

强激光诱导原子阈上电离中的低能结构(low-energy structure,LES)是当前强场领域的研究热点,其背后的动力学过程引起了广泛讨论.本文基于半经典模型、SCTS(semi-classical two-step)量子轨道模型和数值求解含时薛定谔方程(time-dependen... 详细信息

强激光诱导原子阈上电离中的低能结构(low-energy structure,LES)是当前强场领域的研究热点,其背后的动力学过程引起了广泛讨论.本文基于半经典模型、SCTS(semi-classical two-step)量子轨道模型和数值求解含时薛定谔方程(time-dependent Schrödinger equation,TDSE)方法,研究了中红外激光场下Xe原子阈上电离中的LES随激光脉冲宽度的依赖.发现LES随脉冲宽度的减小向更低能量方向移动.分析表明:长脉宽条件下,能谱中的多峰结构(LESn)与电子前向散射的阶次n及电子初始横向动量密切相关,而极低能结构(very-low-energy structure,VLES)主要由更高阶次前向散射的电子轨道贡献;少周期脉冲条件下,LES峰值位置随载波包络相位(carrier-envelope phase,CEP)的移动可归因于激光场矢势和离子实库仑势的共同作用随CEP的变化,其中库仑势导致的电子聚束效应是LES峰形成的主要原因.

关键词：阈上电离低能结构载波包络相位

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马赫数对等离子体碰撞冲击波结构的影响——全动理学模拟研究

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计算物理 2023年第2期40卷 199-209页

作者：张文帅蔡洪波张恩浩杜报邹士阳朱少平北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院研究生院北京100088收稿日期:2022-08-22修回日期:2022-11-04发布日期:2023

利用全动理学粒子(PIC)模拟研究不同马赫(Mach)数条件下等离子体碰撞冲击波的结构。研究发现:在低Mach数条件下,冲击波波阵面位置物理量的分布较为平缓(努森数较小),等离子体的粘性和热流可由经典输运理论描述,这种情况下数值求解双流... 详细信息

利用全动理学粒子(PIC)模拟研究不同马赫(Mach)数条件下等离子体碰撞冲击波的结构。研究发现:在低Mach数条件下,冲击波波阵面位置物理量的分布较为平缓(努森数较小),等离子体的粘性和热流可由经典输运理论描述,这种情况下数值求解双流体方程组得到的冲击波结构与PIC模拟一致。随着冲击波Mach数的增加,冲击波波阵面位置物理量的分布变陡,努森数增加,动理学效应对等离子体输运的影响变得显著。高Mach数条件下,动理学效应主要体现在“先驱离子”对离子粘性和热流的增强以及电子非局域输运对电子热流的影响。通过影响等离子体输运行为,动理学效应可以显著影响冲击波的结构特征。

关键词：等离子体冲击波粘性与热流动理学模拟双流体方程组

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