检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2025年第3期 278-287页

作者：王旸李树北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院研究生院

确定论方法求解中子输运方程时，需要用精确的中子通量谱估算多群截面，该通量谱可通过蒙特卡罗中子输运过程获知。已有的使用蒙特卡罗方法计算多群截面与散射矩阵的程序MCNPNG(蒙特卡罗多群截面统计分析软件),在计算材料种类多、几何... 详细信息

确定论方法求解中子输运方程时，需要用精确的中子通量谱估算多群截面，该通量谱可通过蒙特卡罗中子输运过程获知。已有的使用蒙特卡罗方法计算多群截面与散射矩阵的程序MCNPNG(蒙特卡罗多群截面统计分析软件),在计算材料种类多、几何结构复杂的模型时时间开销非常大，不利于工程应用。本文分析了其原因，并针对性地开展了优化，有效提升了计算效率；开展了多群截面与散射矩阵计算的并行方法研究，研制了相应的程序模块，显著降低了运行时间，且在调用数百CPU的情况下仍能保持85%以上的并行效率。通过对OKTAVIAN基准题的计算分析，验证了多群截面与散射矩阵并行计算方法的正确性和高效性。

关键词：多群截面散射矩阵蒙特卡罗方法并行方法

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饱和Maxwell流体孔隙介质波传播模型研究

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地球物理学进展 2021年第5期36卷 2053-2061页

作者：刘文山巴晶熊繁升河海大学地球科学与工程学院南京211100 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

岩石中的弹性波传播特性研究一直是地球物理学研究中的基础科学问题和难点.Biot理论的提出为流固双相介质理论奠定了基础.Biot理论中假设固相、液相的本构关系是线弹性的.而当实际储层中含高黏度的流体时,流体往往表现出一定的非牛顿流... 详细信息

岩石中的弹性波传播特性研究一直是地球物理学研究中的基础科学问题和难点.Biot理论的提出为流固双相介质理论奠定了基础.Biot理论中假设固相、液相的本构关系是线弹性的.而当实际储层中含高黏度的流体时,流体往往表现出一定的非牛顿流体性质.本文主要针对含高黏度流体的孔隙介质,在Biot理论模型中引入线性黏弹性的Maxwell流体本构方程.要通过动态黏度入手,表征非牛顿流体的特性,改进并给出了含高黏度孔隙流体介质的模型.通过数值模拟分析了所提出的模型的特性,并分析了初始黏度和孔隙度参数对模型数值分析结果的影响.最后选取超声波实验数据验证了模型的适用性,结果表明该理论模型的预测结果可较好地反映含高黏度流体孔隙介质的波传播特性.

关键词： Maxwell型流体动态黏度非牛顿流体弹性波传播孔隙介质

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拐角空间中悬浮铝粉尘爆轰后效的三维数值模拟

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计算物理 2020年第1期37卷 37-45页

作者：岳军政董贺飞洪滔北京应用物理与计算数学研究所北京100094

建立三维的铝粉-空气两相爆轰计算模型,采用时-空守恒元解元(CE/SE)方法求解,并开发了悬浮铝粉尘爆轰的三维数值模拟程序.基于消息传递接口(MPI)技术实现了程序的并行化设计.通过对激波管问题以及爆轰管中铝粉-空气两相爆轰实验的模拟... 详细信息

建立三维的铝粉-空气两相爆轰计算模型,采用时-空守恒元解元(CE/SE)方法求解,并开发了悬浮铝粉尘爆轰的三维数值模拟程序.基于消息传递接口(MPI)技术实现了程序的并行化设计.通过对激波管问题以及爆轰管中铝粉-空气两相爆轰实验的模拟验证程序的可靠性.对拐角空间中左侧浓度为368 g·m-3的铝粉-空气混合物两相爆轰及其在拐角空间右侧和下方空气域内形成的冲击波和温压效应开展数值模拟,获得复杂空间内爆轰波或冲击波的传播、反射以及绕射过程.结果表明:两相爆轰在离铝粉尘区域2 m远的空气域内产生的后效冲击波能达到2.66 MPa的固壁反射压力,火球燃烧范围会超出初始铝粉尘区域约0.8 m,并且造成初始铝粉尘区域附近1.5 m范围内空气的温度高达1600 K.模拟程序可用于铝粉尘爆轰的后效研究,对工业安全及其防护具有指导意义.

关键词：铝粉尘两相爆轰三维程序开发爆轰后效

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束缚核效应对热中子活化的影响

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强激光与粒子束 2025年第6期 143-150页

作者：郭志铭郝建红张芳赵强范杰清董志伟华北电力大学电子科学与技术北京应用物理与计算数学研究所

在地表核泄漏场景下，辐射中子与物质中原子核经过多次散射后，能量很快降低到只有几个电子伏的热中子能区，热中子的活化将对核反应过程产生强烈影响。在固体、液体材料中，原子核通常以束缚态核的形式存在，在与物质相互作用反应方面... 详细信息

在地表核泄漏场景下，辐射中子与物质中原子核经过多次散射后，能量很快降低到只有几个电子伏的热中子能区，热中子的活化将对核反应过程产生强烈影响。在固体、液体材料中，原子核通常以束缚态核的形式存在，在与物质相互作用反应方面，束缚核与气态的自由核不同。为更准确地评估核辐射效应，本文研究了束缚核效应对热中子活化过程的影响。使用蒙特卡罗方法模拟粒子输运，基于地表核辐射的场景建立了相应的空地界面模型，模拟了核辐射中子束入射土壤、海水以及混凝土产生的一系列核反应。以热中子的活化反应为重点，通过替换入射中子在介质中的反应截面引入束缚核效应，计算并对比了考虑束缚核效应影响前后活化产物次级γ的注量变化。研究结果表明，在活化过程中考虑束缚核效应的影响，能够使固液介质的热中子活化强度出现明显增强，从而在一定程度上增强地表次级γ场的辐射强度。由于元素组成、粒子屏蔽能力等因素的综合作用，三种介质场景下次级γ注量的最高涨幅分别为18%、8%和11%，涨幅随探测距离的变化规律也有所差异。

关键词：热中子活化蒙特卡罗方法束缚核感生放射性靶核热运动

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钚氧化物中氢行为的第一性原理研究

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计算物理 2020年第5期37卷 595-602页

作者：张乐孙博宋海峰北京应用物理与计算数学研究所北京100094

通过第一性原理计算和原子级热力学方法,系统研究H、H2在PuO2和α-Pu2O3中的吸附、扩散和溶解行为.研究发现:氢的上述行为均是吸热过程,但在α-Pu2O3与PuO2中有显著不同:在α-Pu2O3中H可自发聚合成H2,但在PuO2中H难再聚合;在α-Pu2O3中H... 详细信息

通过第一性原理计算和原子级热力学方法,系统研究H、H2在PuO2和α-Pu2O3中的吸附、扩散和溶解行为.研究发现:氢的上述行为均是吸热过程,但在α-Pu2O3与PuO2中有显著不同:在α-Pu2O3中H可自发聚合成H2,但在PuO2中H难再聚合;在α-Pu2O3中H、H2均能扩散,通常H会聚合成H2再扩散,在PuO2中H2解离后才能扩散,且PuO2中H沿高势能面的扩散比α-Pu2O3中H2扩散更容易;在氢压、温度驱动下,氢在α-Pu2O3中存在H2溶解到H+H2混合溶解机制的转变,平衡气压PH2远小于H在PuO2中溶解的情况.基于此,给出PuO2和α-Pu2O3中氢行为的微观图像和PuO2的阻氢微观机制:PuO2表面限制H2解离、渗透,PuO2块体限制H的溶解,但不阻止H扩散.结合钚氧化层表面氢行为研究获得了钚氢化孕育期的微观机制,为孕育期全过程理论建模提供依据.

关键词：钚氢化钚氧化物氢扩散和溶解第一性原理

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共旋框架下二维柔性多体动力学分析策略

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振动工程学报 2024年

作者：季奕伍洋张慧敏孙光辉哈尔滨工业大学航天学院自主智能无人系统工信部重点实验室北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室中物院高性能数值模拟软件中心北京应用物理与计算数学研究所北京宇航系统工程研究所

针对具有强非线性和大范围运动的柔性多体系统，建立了一种精确且高效的动力学分析策略。在共旋坐标系下对柔性体进行动力学建模，再利用一种优化复合方法对建立的数学模型进行求解。由于动力学模型建立在共旋坐标系下，因此现有的先进... 详细信息

针对具有强非线性和大范围运动的柔性多体系统，建立了一种精确且高效的动力学分析策略。在共旋坐标系下对柔性体进行动力学建模，再利用一种优化复合方法对建立的数学模型进行求解。由于动力学模型建立在共旋坐标系下，因此现有的先进线性空间单元可以被直接使用，从而大幅降低计算成本。此外，为了准确地计算动力学响应，本文使用了一种优化复合方法，并以最小化局部截断误差为目标对算法参数进行优化设计。优化后的复合方法具有二阶精度、无条件稳定性和可控数值耗散。最后，本文对一些经典的柔性多体系统进行计算，结果表明：在相同的精度下，与目前流行的基于绝对节点坐标公式和Generalizedα方法的动力学分析策略相比，本文策略具有显著的效率优势。

关键词：多体动力学柔性多体系统共旋框架参数优化复合方法

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面向飞腾处理器的高精度求和与点乘算法实现和优化

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计算机工程与科学 2021年第1期43卷 1-8页

作者：黄春姜浩谷同祥齐进刘文超国防科技大学计算机学院湖南长沙410073 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

在大规模和长时程数值计算中,浮点运算的舍入误差的累积效应可能导致数值结果不可信。求和与点乘是浮点数值计算中最为基础的运算,在大规模科学计算过程中被频繁调用,其数值结果精度至关重要。面向国产飞腾处理器,基于OpenBLAS,采用无... 详细信息

在大规模和长时程数值计算中,浮点运算的舍入误差的累积效应可能导致数值结果不可信。求和与点乘是浮点数值计算中最为基础的运算,在大规模科学计算过程中被频繁调用,其数值结果精度至关重要。面向国产飞腾处理器,基于OpenBLAS,采用无误差变换技术设计了高效的汇编内核函数,实现并优化了高精度的求和与点乘算法。数值实验显示,该高精度算法的数值结果精度同原始算法在双倍工作精度下得到的数值结果精度相同,验证了本文算法的有效性;本文算法在单线程情况下运行时间分别是原始算法运行时间的1.57倍和1.76倍,在保证精度提升的同时效率没有明显的降低;在多线程情况下,同原始算法具有近乎相同的运行时间,体现了算法的高效性。理论误差分析进一步表明了本文算法的可靠性。

关键词：无误差变换浮点数高精度求和点乘

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一种高效能评估材料晶格热导率的方法

一种高效能评估材料晶格热导率的方法

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作者：李金山王毅张颖高兴誉唐斌王军寇宏超宋海峰 401120 重庆市渝北区两江大道618号

本发明涉及一种高效能评估材料晶格热导率的方法，包括：读取第一性原理计算得到的结构文件和能量文件获得其亥姆霍兹自由能，并对其求导获得一系列热物性参量：热容、体积模量等。之后计算对应材料的5种Grüneisen参量，同时根据... 详细信息

标准号: CN116401877A

本发明涉及一种高效能评估材料晶格热导率的方法，包括：读取第一性原理计算得到的结构文件和能量文件获得其亥姆霍兹自由能，并对其求导获得一系列热物性参量：热容、体积模量等。之后计算对应材料的5种Grüneisen参量，同时根据实验值选取泊松比的4种近似值来修正德拜模型，最后将5个Grüneisen参量代入4个不同的德拜模型关系式获得20种不同组合的德拜温度。通过将这20种德拜温度和5种Grüneisen参量代入Slack模型求解材料的理论热导率，利用现有实验值对不同的组合值进行筛选和判断、筛选出最优组合，最后引入孔隙率对理论晶格热导率进行修正，得到有效的实际晶格热导率，实现材料晶格热导率的高效、准确、快速的评估。

关键词：参量晶格热导率热导率读取筛选修正第一性原理材料晶格结构文件模型求解评估材料体积模量文件获得最优组合泊松比高效能孔隙率热物性自由能求导热容引入评估

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电磁辐照金属铝膜材料释气效应研究

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强激光与粒子束 2021年第12期33卷 62-66页

作者：李尧范杰清张芳谭群郝建红董志伟赵强华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为研究空间环境中通用航天器表面覆盖的热控层电磁辐照效应,采用粒子模拟(PIC)和蒙特卡罗(MC)模拟相结合方法,建立了真空环境下电磁辐照航天器热控材料模型,模拟了场致电子发射、次级电子倍增、释气雪崩电离的全过程,并讨论了释气密度... 详细信息

为研究空间环境中通用航天器表面覆盖的热控层电磁辐照效应,采用粒子模拟(PIC)和蒙特卡罗(MC)模拟相结合方法,建立了真空环境下电磁辐照航天器热控材料模型,模拟了场致电子发射、次级电子倍增、释气雪崩电离的全过程,并讨论了释气密度对热防护材料表面产生释气电离现象的影响。通过对比不同释气密度下该过程产生的电子和离子情况,获得热防护材料表面释气产生雪崩电离的阈值。模拟结果表明,当铝膜表面气体密度较小时,由于材料表面释气碰撞电离概率偏低而不会发生雪崩电离;只有当释气密度超过阈值时,材料表面释气碰撞电离过程加强,材料表面发生雪崩电离生成等离子体,等离子体吸收电磁波能量,其离子和电子总能量提升,可能对金属铝膜材料造成损伤。

关键词：电磁辐照 PIC-MCC模拟二次电子倍增释气碰撞电离

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大规模科学数据体绘制技术综述

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国防科技大学学报 2020年第2期42卷 1-12页

作者：王华维何柳曹轶肖丽北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

体绘制是刻画大规模科学数据中复杂物理特征的有效途径,然而,数据量极大、特征难以捕捉等问题依然是目前体绘制研究的主要挑战。为此,研究者们从三个方面对体绘制算法进行了深入研究,以提高大规模数据体绘制的效率和效果。一方面,依托... 详细信息

体绘制是刻画大规模科学数据中复杂物理特征的有效途径,然而,数据量极大、特征难以捕捉等问题依然是目前体绘制研究的主要挑战。为此,研究者们从三个方面对体绘制算法进行了深入研究,以提高大规模数据体绘制的效率和效果。一方面,依托硬件通过多处理器核来分担计算,降低单处理器核所要完成的计算量,是提高体绘制效率的一个有效途径。另一方面,充分发掘数据场内在特性对三维数据场进行约简,大幅减少绘制处理数据量从而降低算法开销,也是提高体绘制效率的一个有效途径。同时,在体绘制算法中融入特征分析和特征增强方法,让复杂物理特征从数据场中突显出来,以实现对科学数据的高质量绘制。本文对国内外体绘制技术相关研究进展进行了调研、综述,并分析了不同的研究方法,最后展望了未来体绘制技术研究的可能发展方向,包括应用驱动的特征体绘制、基于特征的约简体绘制、适应硬件的体绘制听语音聊科研与作者互动多级加速以及原位智能化体绘制等。

关键词：体绘制并行加速数据约简效果增强特征可视化

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