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计算物理 2024年第1期41卷 122-130页

作者：郝悦黄思路徐小文计算物理全国重点实验室北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

基于代数多重网格(AMG)方法的理论框架,详细分析基于物理量粗化的两层迭代方法(PCTL)算法的具体收敛性质,刻画算法收敛因子的合理上界,为PCTL算法提供理论保证。进一步深入分析影响PCTL算法收敛速度的代数特征,如对角占优性和耦合强度,... 详细信息

基于代数多重网格(AMG)方法的理论框架,详细分析基于物理量粗化的两层迭代方法(PCTL)算法的具体收敛性质,刻画算法收敛因子的合理上界,为PCTL算法提供理论保证。进一步深入分析影响PCTL算法收敛速度的代数特征,如对角占优性和耦合强度,为PCTL算法的应用和算法调优提供了理论指导。

关键词：三温能量方程组基于物理量粗化的两层迭代方法代数多重网格方法收敛性质影响因子

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阿秒瞬态吸收光谱中的延迟零点标定(特邀)

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光子学报 2024年第6期53卷 61-69页

作者：岳影董福龙叶地发刘杰中国工程物理研究院研究生院北京100193 河北大学物理科学与技术学院保定071002 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

模拟了由氦原子能量最低的三个态(1s^(2),1s2s,1s2p)所构成的三能级系统的阿秒瞬态吸收光谱。该系统采用孤立的阿秒极紫外光脉冲作为探测光,能够捕捉红外泵浦光缀饰下的阿秒时间分辨的电子动力学过程。研究发现阿秒瞬态吸收光谱中存在... 详细信息

模拟了由氦原子能量最低的三个态(1s^(2),1s2s,1s2p)所构成的三能级系统的阿秒瞬态吸收光谱。该系统采用孤立的阿秒极紫外光脉冲作为探测光,能够捕捉红外泵浦光缀饰下的阿秒时间分辨的电子动力学过程。研究发现阿秒瞬态吸收光谱中存在随两束脉冲之间延迟时间变化的高频振荡信号。小波分析显示,其振荡周期分别为红外激光脉冲周期的二分之一、四分之一和六分之一,并且从高频信号中可以提取出延迟零点的位置。本文研究可为实验中延迟零点的标定提供参考。

关键词：阿秒瞬态吸收光谱孤立阿秒脉冲泵浦探测小波分析延迟零点

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基于冲击Hugoniot关系的爆压性质和不确定度量化

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兵工学报 2024年第5期45卷 1673-1680页

作者：梁霄王瑞利山东科技大学数学与系统科学学院山东青岛266590 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

精确评估炸药冲击Hugoniot参数的可信区间,有效量化冲击起爆、状态方程等唯象模型的不确定度,提高模型的鲁棒性和可靠性,会极大地降低爆压标定的成本。利用线性回归拟合方法得到冲击Hugoniot参数,采用参数估计法推导出Hugoniot参数的置... 详细信息

精确评估炸药冲击Hugoniot参数的可信区间,有效量化冲击起爆、状态方程等唯象模型的不确定度,提高模型的鲁棒性和可靠性,会极大地降低爆压标定的成本。利用线性回归拟合方法得到冲击Hugoniot参数,采用参数估计法推导出Hugoniot参数的置信区间,使用国内试验数据确认方法的有效性。在合理假设的基础上,结合Chapman-Jouguet理论和冲击Hugoniot关系,导出爆压与装药厚度、冲击波走时、初始密度、Hugoniot斜率和0-压声速之间的函数关系式。分别用对数正态分布和Beta分布表征输入不确定度,通过Rosenblatt变换将输入不确定度转化成相互独立的标准正态分布,使用自适应基函数多项式混沌不确定度传播量化方法,给出了爆压的概率密度函数和置信区间。研究结果表明,爆压与样品厚度、爆轰走时、爆速具有拟单调性,在特殊前提下证实了前人的判断。应用于PBX9502炸药,发现给出的置信区间较宽,与试验专家的先验论断吻合。该研究发展了一套有效量化爆轰不确定度的传播量化方法,为发展可信、强预测能力爆轰模拟软件提供了技术支撑。

关键词：冲击Hugoniot关系不确定度量化爆压 Chapman-Jouguet理论自适应基函数多项式混沌拟单调性

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交叉纳米棒三聚体手性光学响应研究

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山西大学学报(自然科学版) 2023年第4期46卷 838-848页

作者：张维娜智轶凡北京应用物理与计算数学研究所

为探究便于调节的纳米结构尺寸和几何构型对等离激元光学手性的影响及其调控手段，本文采用了耦合偶极子模型（CDM）的解析方法和时域有限差分法（FDTD）数值模拟。文章计算了一系列尺寸或间隔的交叉金纳米棒三聚体的圆二色性（CD）变... 详细信息

为探究便于调节的纳米结构尺寸和几何构型对等离激元光学手性的影响及其调控手段，本文采用了耦合偶极子模型（CDM）的解析方法和时域有限差分法（FDTD）数值模拟。文章计算了一系列尺寸或间隔的交叉金纳米棒三聚体的圆二色性（CD）变化规律，找到了具有最强光学手性的几何构型。研究发现调节中间棒的尺寸可以使一些具有几何手性的结构手性光学响应为零，还可以实现在特定的转角下选择改变CD的通道，得到不同的CD变化规律。文章根据计算结果进一步探究了相互作用与几何手性在交叉金纳米棒三聚体结构中光学手性的贡献。研究结果可以应用于设计高灵敏度纳米传感器和构建手性超材料单元等方面。

关键词：手性等离激元耦合偶极子模型圆二色性

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面向复杂几何模型的并行四面体网格生成方法

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计算力学学报 2023年第1期40卷 140-145页

作者：徐权冷珏琳杨洋刘田田郑澎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京100094 中国工程物理研究院计算机应用研究所绵阳621900

面向大规模工程计算等数值模拟领域,提出了一种支持复杂几何模型的大规模四面体网格并行生成方法。该方法以复杂几何模型作为输入,首先采用串行网格生成方法生成初始四面体网格,然后通过两级区域分解方法将初始网格分解为多个子网格并... 详细信息

面向大规模工程计算等数值模拟领域,提出了一种支持复杂几何模型的大规模四面体网格并行生成方法。该方法以复杂几何模型作为输入,首先采用串行网格生成方法生成初始四面体网格,然后通过两级区域分解方法将初始网格分解为多个子网格并分配到相应的进程中,进程间并行地提取出子网格的表面网格,并基于几何模型对面网格进行贴体加密,最后对加密后的面网格采用Delaunay方法重新生成四面体网格,该方法可以更好地适应高性能计算机体系结构,较好地克服了并行方法中并行性能和网格质量不能兼顾的问题。对三峡大坝模型进行测试和验证,证明该方法具有良好的并行效率和可扩展性,可以在数万处理器核上并行生成数十亿高质量四面体网格。

关键词：四面体网格并行网格生成区域分解并行计算

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指定流量分配系数的多回流出口边界算法

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航空学报 2023年第5期44卷 93-105页

作者：许开龙刘再刚姜胜利王星张磐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

燃烧室出口处物理量的边界条件处理方法需满足工程设计对出口流量的要求,同时要保证出口回流时的数值稳定性,是工程级燃烧室模拟中重点关注的问题之一。基于流量分配系数发展了一种出口边界处理算法,支持不可压缩流动模拟中指定多个出... 详细信息

燃烧室出口处物理量的边界条件处理方法需满足工程设计对出口流量的要求,同时要保证出口回流时的数值稳定性,是工程级燃烧室模拟中重点关注的问题之一。基于流量分配系数发展了一种出口边界处理算法,支持不可压缩流动模拟中指定多个出口流量分配系数、出口存在回流时的稳定模拟。研究表明,在四面体/六面体网格算例中,该方法可实现出口流量分配系数在0~1.0范围内的稳定模拟,与设定值的最大相对偏差<0.001%。在保持出口流量分配系数不变时,改变计算域出口位置使得流动处于未充分发展、回流或旋流状态,计算结果不受明显影响。将该方法应用于TECFLAM旋流燃烧器冷态流场模拟中,计算域缩减至1/3后模拟仍能稳定收敛,预测值和实验数据保持较高的一致性。相比于使用常规出口边界的方法,该方法支持仿真人员根据需要设置出口流量分配系数和计算域大小,可显著减小数值计算开销。

关键词：自由出口边界流量分配系数回流燃烧室模拟不可压缩流动

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神光装置辐照腔体系统电磁脉冲的数值模拟

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 173-179页

作者：孙会芳易涛董志伟周海京张玲玉余波刘品阳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激光聚变研究中心四川绵阳621900

应用三维MC程序和PIC程序,对神光装置辐照下腔体内系统电磁脉冲(SGEMP)模型进行了耦合模拟。在半高宽为2.9 ns、平均能量为10.3 keV的轫致谱X射线点源辐照下,圆柱腔内电场最大值高达2 MV/m,以轴向电场为主;磁场最大值约为0.8×10^(-... 详细信息

应用三维MC程序和PIC程序,对神光装置辐照下腔体内系统电磁脉冲(SGEMP)模型进行了耦合模拟。在半高宽为2.9 ns、平均能量为10.3 keV的轫致谱X射线点源辐照下,圆柱腔内电场最大值高达2 MV/m,以轴向电场为主;磁场最大值约为0.8×10^(-3)T,以角向磁场为主,电磁场最大值都集中在发射面附近,以脉冲直流场为主,交流辐射场幅度较小,约在kV/m量级。考察了注量对SGEMP效应的影响,注量越高,电场沿轴向变化越快,交流辐射场占比越大。

关键词：系统电磁脉冲蒙特卡罗方法全电磁粒子模拟方法 X射线

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专家访谈:沈隆钧研究员谈《计算物理》四十载

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计算物理 2024年第6期41卷 689-694页

作者：刘洁史继荣周凯虹梁宏伟徐晓松(整理) 沈隆钧北京应用物理与计算数学研究所《计算物理》编辑部北京100094 不详

2024年,创刊于1984年的《计算物理》迎来了期刊发行的第40个年头。应《计算物理》主编江松院士的邀请,与《计算物理》有近20多年渊源的前主编沈隆钧研究员接受了本刊的独家专题访谈。访谈内容包括回顾《计算物理》期刊的发展历程、开展... 详细信息

2024年,创刊于1984年的《计算物理》迎来了期刊发行的第40个年头。应《计算物理》主编江松院士的邀请,与《计算物理》有近20多年渊源的前主编沈隆钧研究员接受了本刊的独家专题访谈。访谈内容包括回顾《计算物理》期刊的发展历程、开展编委会建设工作的经历、审稿会的组织实施过程、《计算物理》加入EI的过程以及给青年计算物理学者的寄语和对《计算物理》期刊发展建议等。现将沈隆钧研究员的访谈内容整理后发表,以飨读者。

关键词：期刊发行审稿会期刊发展计算物理学访谈内容《计算物理》专家访谈专题访谈

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激光间接驱动柱几何内界面减速段的流体力学不稳定性实验研究

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强激光与粒子束 2024年第12期36卷 22-28页

作者：涂绍勇蒋炜尹传盛于承新范征锋袁永腾蒲昱东缪文勇胡昕李晋杨轶濛车兴森董云松杨冬杨家敏中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

研究收缩几何下的流体力学不稳定性增长对于惯性约束聚变靶丸降低流体力学不稳定性增长和混合的优化设计具有重要的作用。在神光100 kJ激光装置上开展了辐射驱动柱几何内界面减速段的流体力学不稳定性实验,观测到模耦合现象,以及收缩几... 详细信息

研究收缩几何下的流体力学不稳定性增长对于惯性约束聚变靶丸降低流体力学不稳定性增长和混合的优化设计具有重要的作用。在神光100 kJ激光装置上开展了辐射驱动柱几何内界面减速段的流体力学不稳定性实验,观测到模耦合现象,以及收缩几何独有的Bell-Plesset(BP)效应,理论预估BP效应导致的扰动增长与实验结果基本一致。实验中观察到驱动不对称性引入的2阶模扰动,M2不对称性约为11%,提出了通过增加黑腔长度来优化驱动不对称性的方法。柱几何流体力学不稳定性增长研究将有助于理解收缩几何效应在高能量密度条件下对流体力学不稳定性增长的影响,为优化惯性约束聚变靶丸设计提供帮助。

关键词：柱几何减速段流体力学不稳定性间接驱动惯性约束聚变

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一类非线性Schrödinger-KdV微扰系统的初值问题

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物理学报 2023年第10期72卷 2-8页

作者：裴一潼王锦坤郭柏灵刘伍明南京航空航天大学数学学院南京211106 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

Korteweg-de Vries(KdV)方程是一种数学模型,用于描述色散介质中长波的传播.而非线性薛定谔(NLS)方程模拟了由短色散波组成的窄带宽波包的动态,它是描述许多物理系统的有用模型,包括玻色-爱因斯坦凝聚、光纤和水波等.将KdV和NLS方程耦... 详细信息

Korteweg-de Vries(KdV)方程是一种数学模型,用于描述色散介质中长波的传播.而非线性薛定谔(NLS)方程模拟了由短色散波组成的窄带宽波包的动态,它是描述许多物理系统的有用模型,包括玻色-爱因斯坦凝聚、光纤和水波等.将KdV和NLS方程耦合起来的系统可以模拟长波和短波的相互作用.这个系统在物理和数学上很有吸引力,它结合了两个模型的优点.KdV方程描述的长波可以影响NLS方程描述的短波的行为,而短波反过来也可以影响长波的行为.

关键词：非线性 Schrödinger-KdV 系统柯西问题局部解

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