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中国物理学会2018年秋季学术会议

作者：付振国杨宇张平北京应用物理与计算数学研究所 100088北京

上世纪七十年代，人们发现在过渡金属硫族化合物中普遍存在准二维电荷密度波。二维过渡金属硫族化合物中电荷密度波的形成机制一直是人们研究的热点科学问题。目前，人们普遍相信电声子耦合是二维电荷密度波的形成机制，但并没有形成统... 详细信息

上世纪七十年代，人们发现在过渡金属硫族化合物中普遍存在准二维电荷密度波。二维过渡金属硫族化合物中电荷密度波的形成机制一直是人们研究的热点科学问题。目前，人们普遍相信电声子耦合是二维电荷密度波的形成机制，但并没有形成统一的理论认识。

关键词：电荷密度波二硒化钛电荷掺杂

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物理质团法:一个普适的数值方法体系

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计算物理 2017年第3期34卷 261-273页

作者：马智博北京应用物理与计算数学研究所北京100094

无网格方法根据分布于近邻空间各个方向的微元体物理信息构造离散方程,显著降低了空间导数计算对微元体本身及微元体之间拓扑结构的条件限制,极大提高了拉氏方法的大变形计算能力.由于不能利用微元体的完备几何信息,不容易构造符合物理... 详细信息

无网格方法根据分布于近邻空间各个方向的微元体物理信息构造离散方程,显著降低了空间导数计算对微元体本身及微元体之间拓扑结构的条件限制,极大提高了拉氏方法的大变形计算能力.由于不能利用微元体的完备几何信息,不容易构造符合物理的无网格算法,对那些物理参数存在间断的模型对象,难以获得稳定和准确的计算结果.本文基于对物理规律及数值模拟发展趋势的分析,提出符合物理且具有强普适性的无网格方法体系.基于该方法的一维算例表明,即使物理参数存在强烈间断,数值结果也能很好地逼近问题的真解.

关键词：数值模拟无网格方法光滑粒子法物理质团法

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带电粒子在稠密等离子体中能量沉积的理论研究

带电粒子在稠密等离子体中能量沉积的理论研究

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中国物理学会2018年秋季学术会议

作者：付振国王志刚张平北京应用物理与计算数学研究所 100088北京

武器物理和惯性约束聚变(ICF)内爆过程中,等离子体将跨越很宽的温度密度范围,不同组分之间存在严重的能量交换,α-粒子的能量沉积更与实现点火息息相关.为此,我们深入研究了带电粒子在稠密等离子体中的能量弛豫/沉积机制.首先,我们通过... 详细信息

武器物理和惯性约束聚变(ICF)内爆过程中,等离子体将跨越很宽的温度密度范围,不同组分之间存在严重的能量交换,α-粒子的能量沉积更与实现点火息息相关.为此,我们深入研究了带电粒子在稠密等离子体中的能量弛豫/沉积机制.首先,我们通过局域场修正引入了电子—离子间的关联效应,得到了可以准确描述宽域温度密度范围的电子—离子能量弛豫速率的解析公式,发现了弛豫速率随着等离子密度增大的简单增长规律1;其次,我们发展了多组分稠密等离子体阻止本领的介电函数理论,通过动态局域场修正因子考察了带电粒子在稠密等离子体中能量沉积的动态效应,数值模拟与美国OMEGA激光器上得到的能量沉积实验结果符合得很好2,3;此外,我们还采用BPS 理论研究了铍、铀等杂质元素对带电粒子在稠密氘氚等离子体的能量沉积机制的影响,总结出了沉积半径随密度变化的定量关系4,5,同时拓展了现有的BPS模型,得到了核散射干涉贡献项的解析表达式6.

关键词：稠密等离子体能量沉积局域场修正

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浅谈计算伽马剂量场中的点核积分方法

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科技与创新 2018年第10期 33-34页

作者：伍盛煜肖刚北京应用物理与计算数学研究所北京100094

计算伽马辐射场在很多场景下,比如辐射防护、核医学、核设施退役、辐射屏蔽设计等具有很重要的意义。伽马辐射场的计算原理是基于光子输运理论,但基于光子输运方程我们无法得到伽马辐射场解析解,因此伽马剂量场的计算主要依赖于数值计... 详细信息

计算伽马辐射场在很多场景下,比如辐射防护、核医学、核设施退役、辐射屏蔽设计等具有很重要的意义。伽马辐射场的计算原理是基于光子输运理论,但基于光子输运方程我们无法得到伽马辐射场解析解,因此伽马剂量场的计算主要依赖于数值计算方法。点核积分方法是用一种半经验性的解析计算方法来计算伽马剂量场。点核积分方法在快速计算伽马剂量场中有很重要的应用。

关键词：伽马剂量场光子输运点核积分积累因子

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非结构多边形网格滑移线开穴算法

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计算物理 2017年第3期34卷 273-283页

作者：林文洲林忠刘全北京应用物理与计算数学研究所北京100094

基于非结构任意多边形网格管理体系及束缚滑移技术,针对多介质多次加卸载大变形问题的模拟,发展滑移线开穴算法,并利用金属碰撞分离模型进行验证.给出滑移线上的点和网格的开闭穴状态判别方法及网格开闭情况下滑移线上点的速度计算方法... 详细信息

基于非结构任意多边形网格管理体系及束缚滑移技术,针对多介质多次加卸载大变形问题的模拟,发展滑移线开穴算法,并利用金属碰撞分离模型进行验证.给出滑移线上的点和网格的开闭穴状态判别方法及网格开闭情况下滑移线上点的速度计算方法.该滑移计算技术将传统结构网格的开穴算法推广到拉氏非结构多边形网格中,保留拉氏滑移算法无缝连接和较好模拟物质界面的优点,实现了模拟实际问题中物质界面开闭功能.在金属碰撞分离模型中采用多种网格、不同界面形状和多介质等条件进行测试,证明了算法的正确性.

关键词：滑移开穴拉氏非结构网格有限体积

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三维非匹配网格上的扩散方程数值求解

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计算物理 2017年第1期34卷 19-28页

作者：郭少冬章明宇周海兵熊俊张树道北京应用物理与计算数学研究所北京100094

将子网格剖分的支撑算子方法,拓展应用于三维非匹配网格上的扩散方程求解.算例表明该方法在正交非匹配网格上能够精确获得线性解;在一般非匹配网格上可以达到二阶精度;在求解曲面网格和节点不共面网格时,精度比平面近似的方法要高,也可... 详细信息

将子网格剖分的支撑算子方法,拓展应用于三维非匹配网格上的扩散方程求解.算例表明该方法在正交非匹配网格上能够精确获得线性解;在一般非匹配网格上可以达到二阶精度;在求解曲面网格和节点不共面网格时,精度比平面近似的方法要高,也可以达到2阶精度,同时也适合求解含有物质界面的混合介质网格.

关键词：扩散方程三维非匹配网格支撑算子格式子网格剖分

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可压流体Rayleigh-Taylor不稳定性的离散Boltzmann模拟

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物理学报 2018年第8期67卷 10-20页

作者：李德梅赖惠林许爱国张广财林传栋甘延标福建师范大学数学与信息学院福建省分析数学及应用重点实验室福州350117 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京100088 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 清华大学能源与动力工程系燃烧能源中心北京100084 北华航天工业学院廊坊065000

使用离散Boltzmann模型模拟了可压流体系统中多模初始情况下的Rayleigh-Taylor不稳定性.该离散Boltzmann模型等效于一个Navier-Stokes模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型.通过模拟Riemann问题:Sod激波管、冲击波碰撞和热Couett... 详细信息

使用离散Boltzmann模型模拟了可压流体系统中多模初始情况下的Rayleigh-Taylor不稳定性.该离散Boltzmann模型等效于一个Navier-Stokes模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型.通过模拟Riemann问题:Sod激波管、冲击波碰撞和热Couette流问题验证模型的有效性,所得数值结果与解析解一致.利用该模型对界面间断随机多模初始扰动的可压Rayleigh-Taylor不稳定性进行数值模拟研究,得到不稳定性界面演化过程的基本图像.由于黏性和热传导共同作用,一开始扰动界面被"抹平",演化较慢;随着模式互相耦合而减少,演化开始加速,并经历非线性小扰动阶段和不规则非线性阶段,而后发展成典型的"蘑菇状",后期进入湍流混合阶段.由于扰动模式的耦合与发展,轻重流体的重力势能、压缩能与动能相互转化,系统先是趋于热动平衡态,而后偏离热动平衡态以线性形式增长,接着再次趋于热动平衡态,最后慢慢远离热动平衡态.

关键词：离散Boltzmann方法 Rayleigh-Taylor不稳定性可压流体动理学模型

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统计自洽场INFERNO模型在金雨贡纽计算中的应用

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高压物理学报 2017年第1期31卷 1-7页

作者：马桂存张其黎卢果北京应用物理与计算数学研究所北京100094

以Liberman的统计自洽场INFERNO模型为基础,通过自洽求解每个温度密度点的统计自洽场Dirac方程,获得了金在宽广的温度与密度范围内的物态方程,其中包括以维里定理为基础的冷能、冷压计算,以及在宽广的温度与密度范围内的电子热能、热压... 详细信息

以Liberman的统计自洽场INFERNO模型为基础,通过自洽求解每个温度密度点的统计自洽场Dirac方程,获得了金在宽广的温度与密度范围内的物态方程,其中包括以维里定理为基础的冷能、冷压计算,以及在宽广的温度与密度范围内的电子热能、热压计算。对离子热运动部分,采用简单的自由体积模型给出其热能及热压。在物态方程的基础上,又计算了金的理论雨贡纽,得到了与实验符合得比较好的结果。研究结果表明,INFERNO模型可用于物质在宽广的温度与密度范围内的物态方程计算。

关键词： INFERNO模型金物态方程雨贡纽冷压

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面向结构网格自适应并行计算的矩形区域求差集快速算法

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计算物理 2017年第5期34卷 563-573页

作者：刘旭徐小文张爱清北京应用物理与计算数学研究所北京100094

结构网格自适应程序需要使用矩形区域求差集算法计算网格层间数据依赖关系和网格层嵌套关系.原有的矩形区域求差集算法时间复杂度较高,成为该类应用大规模并行计算可扩展性能瓶颈.本文利用分而治之的方法,构造近似线性时间复杂度的矩形... 详细信息

结构网格自适应程序需要使用矩形区域求差集算法计算网格层间数据依赖关系和网格层嵌套关系.原有的矩形区域求差集算法时间复杂度较高,成为该类应用大规模并行计算可扩展性能瓶颈.本文利用分而治之的方法,构造近似线性时间复杂度的矩形区域求差集快速算法,并利用区域分解实现该算法的并行计算.分别针对规则矩形区域和多层自适应网格的非规则矩形区域求差集问题,验证该算法的效率.结果表明,该算法具有近似线性计算复杂度,对于大规模计算问题,加速效果显著.

关键词：并行计算结构网格自适应矩形区域求差集线性计算复杂度

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球几何中子输运保正线性间断有限元格式

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强激光与粒子束 2017年第7期29卷 114-120页

作者：洪振英袁光伟魏军侠北京应用物理与计算数学研究所北京100094

针对球几何中子输运方程线性间断有限元方法计算的负中子通量问题,构造了保正线性间断有限元格式,该格式保持中子角通量0阶矩和1阶矩。现有方法计算中子角通量非负时,采用传统的线性间断有限元方法,求解线性方程组;原方法计算出现负通量... 详细信息

针对球几何中子输运方程线性间断有限元方法计算的负中子通量问题,构造了保正线性间断有限元格式,该格式保持中子角通量0阶矩和1阶矩。现有方法计算中子角通量非负时,采用传统的线性间断有限元方法,求解线性方程组;原方法计算出现负通量,则采用构造的保正格式,求解非线性方程组。编制了球几何中子输运问题保正格式程序模块,并集成到应用程序。数值算例表明构造的保正格式计算的中子通量非负,有效降低数值误差,提高数值计算的精度。

关键词：球几何输运方程保正格式间断有限元方法

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