检索结果-内蒙古大学图书馆

原子能科学技术 2019年第2期53卷 250-255页

作者：杨超程汤培邓力付元光温丽丽北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

屏蔽计算是反应堆设计的重要环节之一,其计算结果直接影响核系统的寿命以及周边环境的辐射安全。JSNT是由中物院高性能数值模拟软件中心自主研发的三维离散纵标(S_N)中子/光子输运程序,采用区域分解实现大规模并行,具有较高的计算精度... 详细信息

屏蔽计算是反应堆设计的重要环节之一,其计算结果直接影响核系统的寿命以及周边环境的辐射安全。JSNT是由中物院高性能数值模拟软件中心自主研发的三维离散纵标(S_N)中子/光子输运程序,采用区域分解实现大规模并行,具有较高的计算精度和计算效率。本文利用JSNT对HBR-2装置进行屏蔽计算,分析了辐照监督管处和中子剂量测量仪处的中子通量密度分布以及6个核素的放射性比活度,并与实验测量值进行了比较,发现网格划分对计算结果有较大影响,随着网格的加密,计算结果趋于实验值;除在中子剂量测量仪处的^(237)Np(n,f)^(137)Cs和^(238)U(n,f)^( 137)Cs外,计算结果与测量值的相对偏差均小于20%,满足工程要求。

关键词：屏蔽计算 HBR-2 离散纵标大规模并行计算

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燃烧多相流的介尺度动理学建模研究进展

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航空学报 2021年第12期42卷 46-62页

作者：许爱国单奕铭陈锋甘延标林传栋北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京大学应用物理与技术研究中心高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 山东交通学院航空学院济南250357 北华航天工业学院河北省跨气水介质飞行器重点实验室廊坊065000 中山大学中法核工程与技术学院珠海519082

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面:①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧... 详细信息

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面:①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧等一系列燃烧新概念的研究表明,特征更加丰富但以前知之甚少的热力学非平衡行为蕴含着大量待开发的物理功能。物理模型合理和具备相应功能是数值仿真研究的前提;物理建模层面的问题无法通过数值精度的提高来解决。本文从物理建模与复杂物理场分析角度,介绍了非平衡燃烧系统离散玻尔兹曼建模方法(DBM)的研究进展。DBM是非平衡统计物理学粗粒化建模理论在流体力学领域的具体应用之一,是相空间描述方法在离散玻尔兹曼方程形式下的进一步发展。它选取一个视角,研究系统的一组动理学性质,因而要求描述这组性质的动理学矩在模型简化中保值;以该组动理学矩的独立分量为基,构建相空间,使用该相空间和其子空间来描述系统的非平衡行为特征;研究视角和建模精度随着研究推进而调整。借助DBM可以研究反应过程中不同自由度内能之间的不平衡和相互转换等Navier-Stokes模型无法模拟的动理学过程。在内爆和外爆过程中,几何汇聚与发散效应等效于一个"外场力",在球心处系统始终处于热力学平衡态;在冯·纽曼压强峰处,系统不是偏离平衡最远,而是在平衡态附近;在冯·纽曼峰后反应区以外,Chapmann-Jouguet理论值、Zeldovich-Neumann-Doering(ZND)理论值和DBM结果相互验证;在反应区内DBM结果与ZND结果一致;在冯·纽曼压强峰前的压缩阶段,DBM模拟结果在物理上更合理。在冲击压缩过程中,相对于其他自由度,压缩波所在自由度上的内能先增加,因而这一自由度上的内能总是朝着正向偏离其平衡态值,而横向自由度上的内能总是朝着逆向偏离其平衡态值。在二流体模型视角下,反应物和产物朝着相反的方向偏离热力学平衡态。

关键词：燃烧爆轰非平衡离散效应介尺度建模动理学理论

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模拟退火算法在化学自由能模型中的应用

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计算物理 2019年第3期36卷 259-264页

作者：李琼刘海风张弓木张其黎北京应用物理与计算数学研究所北京100094

对化学自由能模型进行系统性的研究,着重分析化学反应动态平衡条件下粒子组分的求解方案,提出应用模拟退火算法寻找自由能密度函数极小值点的求解方案.该方案同时解决了两个难题:1)在一级相变区化学势平衡方程组可能遇到多个解而无法甄... 详细信息

对化学自由能模型进行系统性的研究,着重分析化学反应动态平衡条件下粒子组分的求解方案,提出应用模拟退火算法寻找自由能密度函数极小值点的求解方案.该方案同时解决了两个难题:1)在一级相变区化学势平衡方程组可能遇到多个解而无法甄别其物理意义.通过模拟退火算法定位到自由能密度函数曲面的最低点,因而可从多个解中甄别出稳定的热力学平衡态.2)模拟退火算法用随机的"热涨落"消除初值敏感性,因而可采用同一套初值计算不同的温度密度点,为实现宽区域上大量温度密度点的连续快速计算奠定基础.作为该平衡态求解方案的应用,计算氦流体在"等离子相变"区的物态方程,揭示了丰富的"等离子相变"现象,并与第一性原理计算揭示的氢流体"液液相变"现象进行类比.

关键词：模拟退火算法化学自由能模型等离子相变

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点堆随机动力学方程伊藤解与中子数概率分布解析解的对比分析

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核科学与工程 2019年第3期39卷 479-484页

作者：刘建军朱家彩王瑞利傅学东任键北京应用物理与计算数学研究所

为了研究反应堆弱中子源启动过程中的中子数密度和缓发中子先驱核随机涨落现象,我们推导和建立了点堆随机动力学方程组,在传统的点堆动力学方程组中引入了伊藤随机项。为了验证方程组的伊藤解方法和计算精度,我们在简化物理条件和方程... 详细信息

为了研究反应堆弱中子源启动过程中的中子数密度和缓发中子先驱核随机涨落现象,我们推导和建立了点堆随机动力学方程组,在传统的点堆动力学方程组中引入了伊藤随机项。为了验证方程组的伊藤解方法和计算精度,我们在简化物理条件和方程形式下,对定态系统的中子数密度分别用随机动力学方程伊藤解和中子数概率分布函数解析解进行了对比分析。结果表明,伊藤解是一种有效、具有较高计算精度的方法,计算精度满足 sigma 的标准,置信水平在 95%以上。

关键词：点反应堆模型伊藤随机微分方程中子概率分布解析解不确定性分析

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量子分子动力学模拟液体钚的输运性质（英文）

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计算物理 2019年第3期36卷 253-258页

作者：王帅创张弓木孙博宋海峰田明锋方俊刘海风北京应用物理与计算数学研究所北京100094

采用第一原理分子动力学(QMD)方法模拟液体钚的输运性质.计算的粘性和扩散系数在较低温度时与文献有明显差异,在实验测量范围内,模拟结果与实验一致,温度升高时数值模拟结果趋于一致.利用QMD的模拟结果计算了应力自相关函数和速度自相... 详细信息

采用第一原理分子动力学(QMD)方法模拟液体钚的输运性质.计算的粘性和扩散系数在较低温度时与文献有明显差异,在实验测量范围内,模拟结果与实验一致,温度升高时数值模拟结果趋于一致.利用QMD的模拟结果计算了应力自相关函数和速度自相关函数,结果表明:在温度较低时,液体钚呈现明显的强关联特性.对于具有强关联特性的液体,利用较短时间的QMD模拟结果,通过简单e指数拟合外推到t→∞得到的扩散系数和粘性具有较大偏差,这是造成本文模拟结果与文献结果出现差异的主要原因.通过增加QMD模拟时间步数,获得了更为准确的输运性质.

关键词：量子分子动力学液体钚粘性扩散系数

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基于MC的辐射场快速计算程序设计与验证

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核科学与技术 2022年第3期10卷 183-194页

作者：谢明亮彭波魏巍李青谢政权陈玉清于雷沈华韵 ZhongBin 中核武汉核电运行技术股份有限公司湖北武汉海军工程大学核科学技术学院湖北武汉北京应用物理与计算数学研究所北京

针对当前核电厂辐射场剂量计算需求,基于蒙特卡罗方法,跟踪模拟粒子输运与碰撞过程,对辐射场快速计算方法进行研究,采用分裂、轮盘赌、偏倚抽样等三类减方差技巧加速收敛;同时采用MPI进行并行加速,设计并验证辐射场计算程序NPTS;选取15... 详细信息

针对当前核电厂辐射场剂量计算需求,基于蒙特卡罗方法,跟踪模拟粒子输运与碰撞过程,对辐射场快速计算方法进行研究,采用分裂、轮盘赌、偏倚抽样等三类减方差技巧加速收敛;同时采用MPI进行并行加速,设计并验证辐射场计算程序NPTS;选取15个MCNP5自带的临界基准题,较为全面地考察该程序在临界计算方面的正确性,选取4个固定源计算例题,验证固定源问题处理的正确性,同时对并行效率进行验证分析。结果表明:选取的临界基准题Keff相对偏差小于5‰,4个固定源基准题模型的中子伽马能谱与MCNP5程序基本一致,验证了粒子输运的精准性;而且计算效率优于MCNP5程序,计算选取模型百核并行效率高于95%,缩短了程序计算时间,为建立核与辐射防护剂量快速计算体系提供参考和依据。

关键词：蒙特卡罗 MCNP5 NPTS 能谱

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基于区域分解的大规模并行有限元快速算法

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电子学报 2019年第3期47卷 741-747页

作者：王卫杰陈晓洁周海京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一室北京100088

区域分解方法是近来发展迅速的有限元求解方法之一.基于有限元区域分解方法以及多重网格的思想,我们研究了自适应求解以及离散扫频快速算法,并采用自主研发的高性能计算并行框架,将基于区域分解的大规模并行有限元快速算法进行了实现,... 详细信息

区域分解方法是近来发展迅速的有限元求解方法之一.基于有限元区域分解方法以及多重网格的思想,我们研究了自适应求解以及离散扫频快速算法,并采用自主研发的高性能计算并行框架,将基于区域分解的大规模并行有限元快速算法进行了实现,并行规模能够扩展到数万CPU核.我们在文中将展示程序的核心架构,以及如何采用多重网格算法的思想实现有效的粗网格校正技术,从而实现有限元线性系统的多次快速求解,加速自适应求解和离散扫频.最后,对算法进行了准确性验证以及大规模并行测试.

关键词：电磁场有限元区域分解多重网格自适应计算离散扫频并行计算

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一种非结构网格上求解拉格朗日形式可压缩欧拉方程的二阶RKDG方法

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数学物理学报（A辑） 2020年第5期40卷 1354-1361页

作者：赵晓龙邱美兰蔚喜军卿芳邹世俊中国工程物理研究院研究生院北京计算科学研究中心北京100193 惠州学院数学与统计学院广东惠州516007 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

该文结合间断Galerkin(DG)方法和拉格朗日格式,提出了一种非结构三角网格上求解拉格朗日形式可压缩欧拉方程的二阶Runge-Kutta(RK)DG方法.相比其它需要考虑拉格朗日空间和欧拉空间之间的映射雅可比矩阵的纯拉格朗日格式,该方法更加简洁... 详细信息

该文结合间断Galerkin(DG)方法和拉格朗日格式,提出了一种非结构三角网格上求解拉格朗日形式可压缩欧拉方程的二阶Runge-Kutta(RK)DG方法.相比其它需要考虑拉格朗日空间和欧拉空间之间的映射雅可比矩阵的纯拉格朗日格式,该方法更加简洁,并且方法的顶点速度求解器对许多算例都有很好的适应性.数值算例展示了方法的鲁棒性和二阶精度.

关键词：拉格朗日格式非结构三角网格 RKDG方法

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空位对五唑阴离子盐Mn(N5)2冲击反应和损伤演化的影响

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含能材料 2020年第10期28卷 1003-1009页

作者：姚闯杨叶子余一孙长庆张蕾重庆市超常配位键工程与先进材料技术重点实验室长江师范学院重庆40800 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 南洋理工大学新加坡69798 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

为探究微缺陷对五唑阴离子盐冲击响应、化学分解及损伤演化的影响,采用从头算分子动力学模拟方法研究了完美型Mn(N5)2晶体及含有3%空位浓度的Mn(N5)2晶体在不同速度(8,9,10,11,12 km·s^-1)c轴冲击波作用下的动力学演化和初始分解... 详细信息

为探究微缺陷对五唑阴离子盐冲击响应、化学分解及损伤演化的影响,采用从头算分子动力学模拟方法研究了完美型Mn(N5)2晶体及含有3%空位浓度的Mn(N5)2晶体在不同速度(8,9,10,11,12 km·s^-1)c轴冲击波作用下的动力学演化和初始分解反应机理。冲击雨贡纽线的计算结果表明,含空位的Mn(N5)2体系比完美型体系在高压条件下表现出更大的体积压缩比。分子动力学模拟结果显示,当冲击波速vshock<10 km·s^-1时,完美型及含有空位的体系在5000 fs内均未出现分解反应,而仅出现了不足10%的体积压缩;当vshock=10 km·s^-1时,完美型体系于512.8 fs时刻开始在晶体内均匀地出现N—N键断裂的现象,而含空位体系的初始反应时间则提前至281.6 fs,并且N—N键的断裂集中发生在空位附近;当vshock继续增加至11 km·s^-1和12 km·s^-1时,两种体系的初始反应时间不断提前,反应进程不断加快,但空位对体系冲击波感度的提升作用和对分解反应进程的加速作用随着冲击波速的提升而不断减弱。研究结果表明空位是热点的早期成核结构之一,空位的存在促进周围的五唑分子发生级联分解,使损伤不断演化成长和传播,进而引起含能材料的点火。

关键词：五唑阴离子盐空位冲击反应损伤演化从头算分子动力学

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快中子脉冲堆弱源爆发脉冲实验理论研究

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核科学与工程 2019年第6期39卷 1006-1021页

作者：刘建军施研博王利民北京应用物理与计算数学研究所

我们在应用Hansen理论研究快中子脉冲堆弱源爆发脉冲实验时发现,理论与实验结果差距非常大。对此,我们分析了原因,然后从求解系统中子数概率分布函数出发,研究和求解了系统有限长裂变链的期望值,给出了有限长裂变链期望值的求解方法和... 详细信息

我们在应用Hansen理论研究快中子脉冲堆弱源爆发脉冲实验时发现,理论与实验结果差距非常大。对此,我们分析了原因,然后从求解系统中子数概率分布函数出发,研究和求解了系统有限长裂变链的期望值,给出了有限长裂变链期望值的求解方法和基本形式,讨论和定量计算了Godiva-Ⅱ和CFBR-Ⅱ脉冲堆有限长裂变链的期望值。然后研究了有限长裂变链导致缓发中子先驱核增值行为,结果表明,在等待爆发脉冲期间缓发中子数可发生数倍的变化。最后,在两种不同的物理假定下,对Hansen模型给予了改进。改进后的模型可以较理想地模拟Godiva-Ⅱ和CFBR-Ⅱ两个脉冲堆的实验结果,表明结果是可信的。

关键词：脉冲堆中子数概率分布函数有限长裂变链缓发中子先驱核爆发脉冲概率分布函数

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