检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机科学 2024年第9期51卷 23-30页

作者：刘人僪陈欣商红慧张云泉大连海洋大学信息工程学院辽宁大连116023 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

核反应堆压力容器是核电站中最重要的部件之一,在使用过程中通常会受到辐照损伤,这极大影响了其使用寿命,给核电站的安全带来隐患。原子动力学蒙特卡洛方法(AKMC)是研究材料辐照损伤的有效理论方法,可以与计算机数值模拟进行结合来研究... 详细信息

核反应堆压力容器是核电站中最重要的部件之一,在使用过程中通常会受到辐照损伤,这极大影响了其使用寿命,给核电站的安全带来隐患。原子动力学蒙特卡洛方法(AKMC)是研究材料辐照损伤的有效理论方法,可以与计算机数值模拟进行结合来研究压力容器的微结构演变。辐照损伤的材料存在缺陷,原子间相互作用建模时需要考虑非球对称相互作用,但TensorKMC在计算时并没有考虑到原子的角向作用。文中针对该问题,提出了一种包含角向相互作用、可以与TensorKMC的三重编码完美结合的指纹建模方法,并可利用多重度对角向指纹的计算过程进行化简。文中在TensorKMC程序中实现了该方法,测试结果显示角向指纹对势函数的精度有显著影响,最大角动量越高,势函数越精准,程序的模拟耗时也会显著增加。同时,也针对TensorKMC的原子势函数的激活函数开展了测试,结果表明梯度光滑的Softplus和SquarePlus相比初版TensorKMC所用的ReLU在拟合高维势能面时有明显的优势,在最大角动量较低时ReLU有性能优势,但随着最大角动量的增大,不同激活函数对总体模拟时间几乎无特别影响。因此,在实际研究中推荐使用梯度光滑的激活函数。

关键词：动力学蒙特卡洛原子指纹神经网络势

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基于平均密度剖面与质量守恒原理的改进浮阻力模型

基于平均密度剖面与质量守恒原理的改进浮阻力模型

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：李玘祥张又升北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室北京大学应用物理与技术研究中心

Rayleigh-Taylor(RT)与Richtmyer-Meshkov(RM)湍流混合广泛存在于各类自然现象和工程问题中,准确预测其混合宽度演化具有重要的科学意义与工程价值。研究者将轻(重)流体侵入重(轻)流体的部分称为尖钉(气泡)混合区。基于势流理论发展而... 详细信息

Rayleigh-Taylor(RT)与Richtmyer-Meshkov(RM)湍流混合广泛存在于各类自然现象和工程问题中,准确预测其混合宽度演化具有重要的科学意义与工程价值。研究者将轻(重)流体侵入重(轻)流体的部分称为尖钉(气泡)混合区。基于势流理论发展而来的浮阻力模型被广泛用于该混合宽度的预测,但是先前模型仍具有较强的经验性与局限性。本文基于物理演化规律及约束改进了浮阻力模型,显著提升了其泛用性。首先,本文认为尖钉与气泡混合区的演化存在相互作用。为此,我们放弃先前模型中分别求解尖钉与气泡混合区演化的方法,转而单独建立包含惯性力、阻力、浮力项的气泡混合宽度演化方程。通过求解该方程得到气泡混合区宽度演化,然后利用质量守恒定理将尖钉区与气泡区演化关联。其次,在惯性力项的建模中需要知悉气泡混合区平均密度。为此,本文通过物理约束改进了先前的混合剖面理论,获得了任意密度比下的密度剖面与混合区平均密度。再次,以模型能够预测RM混合为约束,反解气泡区浮阻力方程确定阻力项的形式与阻力系数值。最后,考虑到气泡区演化的卷吸效应,本文在浮力项中引入待定浮力系数。利用RT混合在密度比趋于1时的渐近演化作为约束,反解出浮力系数的表达式。综合应用表明:当前模型在同一套模型系数下,不但可以准确预测任意密度比下常加速度与冲击加速度驱动的混合宽度演化,而且对一些复杂变加速度驱动的混合宽度演化问题仍有良好的预测能力。

关键词： Rayleigh-Taylor混合 Richtmyer-Meshkov混合质量守恒浮阻力模型

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多流管网格上九点格式的节点插值方法

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计算物理 2021年第2期38卷 153-164页

作者：徐金景袁光伟中国工程物理研究院研究生院北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

多流管方法是二维多介质辐射流体力学数值模拟中一类常用的求解方法,它采用Lagrange-Euler混合型四边形网格,称为多流管网格。通常其网格品质高于一般的四边形网格。在这类网格上,可以利用网格特性对九点扩散格式中的节点插值方法进行... 详细信息

多流管方法是二维多介质辐射流体力学数值模拟中一类常用的求解方法,它采用Lagrange-Euler混合型四边形网格,称为多流管网格。通常其网格品质高于一般的四边形网格。在这类网格上,可以利用网格特性对九点扩散格式中的节点插值方法进行改进。本文利用调和平均点和梯度离散构造的方法提出几种节点插值方法。并给出数值实验,说明现有应用程序中的节点插值方法损失精度,而新的节点插值方法能够使得九点格式在多流管网格上具有二阶精度。

关键词：九点格式扩散方程节点插值多流管网格

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热传导效应影响下RTI湍流的数值模拟研究

热传导效应影响下RTI湍流的数值模拟研究

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第十二届全国流体力学学术会议

作者：张存波范征锋王裴北京应用物理与计算数学研究所

瑞利-泰勒不稳定性(RTI)诱导的湍流混合是ICF和天体物理等高能量密度领域中的重要问题。本文通过在大涡模拟中引入电子热传导效应,考察了温度数十个百万度条件下Rayleigh-Taylor(RT)失稳转捩及湍流发展过程。研究发现在热传导带来的高... 详细信息

瑞利-泰勒不稳定性(RTI)诱导的湍流混合是ICF和天体物理等高能量密度领域中的重要问题。本文通过在大涡模拟中引入电子热传导效应,考察了温度数十个百万度条件下Rayleigh-Taylor(RT)失稳转捩及湍流发展过程。研究发现在热传导带来的高强度能流影响下,流动仍能转捩为湍流:速度能谱出现惯性区,且符合经典-5/3律;气泡尖钉增长进入自相似阶段;混合区内出现复杂多尺度涡结构。本研究进一步考察了热传导效应对湍流发展的影响规律并分析了其物理机制:热传导效应通过热扩散匀滑作用抑制小尺度温度脉动,通过影响速度胀压项抑制密度场中的小尺度脉动。本研究还发现热传导效应对气泡和尖钉增长有显著的影响,而当前常用的湍流模型无法正确地反映该影响,为此我们提出了湍流模型的初步改进方案。

关键词： RTI湍流高温热传导效应高能量密度大涡模拟湍流模型

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基于ANCF的薄膜太阳帆自旋展开动力学模拟

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深空探测学报（中英文） 2022年第2期9卷 217-229页

作者：薛鹏聪刘铖水小平北京理工大学宇航学院北京100081 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

执行深空探测任务的薄膜太阳帆在入轨展开过程中,其薄膜结构在宏观力学响应上表现出显著的拉压不对称特性。系统的动力学行为呈现出强烈的非线性特征,使其动力学建模与仿真计算面对巨大挑战。基于绝对节点坐标方法(Absolute Nodal Coord... 详细信息

执行深空探测任务的薄膜太阳帆在入轨展开过程中,其薄膜结构在宏观力学响应上表现出显著的拉压不对称特性。系统的动力学行为呈现出强烈的非线性特征,使其动力学建模与仿真计算面对巨大挑战。基于绝对节点坐标方法(Absolute Nodal Coordinate Formulation,ANCF),整合张力场和不同模量弹性理论,推导了单元精确的切线刚度矩阵,提出了一种考虑不同模量的ANCF薄膜单元计算方法。在此基础上,采用第一类拉格朗日方程对薄膜太阳帆进行动力学建模,并通过可控数值耗散的广义-α算法求解动力学方程,分析了太阳帆不同结构设计参数对其展开动力学特性的影响。仿真结果验证了该方法在处理空间薄膜问题时的算法稳定性和高效性,对大型帆膜结构的系统设计有理论指导意义。

关键词：绝对节点坐标方法薄膜结构不同模量弹性理论

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粗糙壁对跨声速转塔流动和光学畸变的控制研究

粗糙壁对跨声速转塔流动和光学畸变的控制研究

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第十二届全国流体力学学术会议

作者：任翔喻华华北京应用物理与计算数学研究所

机载球柱型转塔附近易出现跨声速流动,此时转塔天顶处的局部激波和分离剪切层会造成强烈的气动光学效应。本文通过风洞实验和数值模拟研究了转塔表面的环形粗糙带对流动和光学的被动控制效应。使用纹影仪和Mach-Zehnder干涉仪记录了粗... 详细信息

机载球柱型转塔附近易出现跨声速流动,此时转塔天顶处的局部激波和分离剪切层会造成强烈的气动光学效应。本文通过风洞实验和数值模拟研究了转塔表面的环形粗糙带对流动和光学的被动控制效应。使用纹影仪和Mach-Zehnder干涉仪记录了粗糙壁对转塔天顶处流场的影响。使用Shack-Hartmann波前传感器测量了不同流场下的波前畸变。实验结果表明,炮塔上的环形粗糙带减弱了局部激波强度,前移了流动分离位置,减少了天顶处的波前畸变。在数值仿真方面,使用SST k-ω湍流模型和Aupoix[*** Eng.,v137,2014]和Lee [***,v12,2018]提出的粗糙壁面函数进一步研究粗糙壁面的控制能力和物理机理。基于两种粗糙壁函数的数值模拟与实验测量结果非常吻合。在不同的跨声速来流条件下,粗糙壁面在粗糙度k=1 mm处的稳定波前畸变比光滑壁面的波前畸变小21%～50%。超音速区域越小,粗糙壁在减少波前失真方面越有效。

关键词：气动光学效应跨声速转塔流动被动控制粗糙壁粗糙壁面函数

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实现可控再冲击Richtmyer-Meshkov混合的理论方案与应用

气动研究与试验

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气动研究与试验 2024年第4期2卷 70-81页

作者：宋玉王宇辉张又升北京化工大学北京100029 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 计算物理全国重点实验室北京100088 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

激波再冲击Richtmyer-Meshkov(RM)湍流混合现象广泛存在于各类自然现象和工程问题中。混合宽度作为刻画RM混合演化最基础的物理量,影响其再冲击后演化的再冲击时间、马赫数等关键物理量已被探明,但定量依赖关系尚存争议。导致上述现状... 详细信息

激波再冲击Richtmyer-Meshkov(RM)湍流混合现象广泛存在于各类自然现象和工程问题中。混合宽度作为刻画RM混合演化最基础的物理量,影响其再冲击后演化的再冲击时间、马赫数等关键物理量已被探明,但定量依赖关系尚存争议。导致上述现状的一个原因在于现有再冲击RM混合实验和模拟方案,难以做到仅让某单一依赖变量孤立变化,导致确定定量关系的难度增加。为此,本文通过取消传统再冲击RM激波管中用于反射激波的固壁,改为一个能自由产生入射激波的开口端,设计了一种新型的再冲击RM混合激波管。新型激波管可通过改变两个入射激波的距离和强度,实现再冲击马赫数和时间的精准可控。本文在描述新型激波管全过程演化的基础上,结合冲击波关系式、等熵波关系式和接触界面相容关系,给出了全过程中各运动学和热力学量的详细理论计算公式。最后,基于这些理论关系和数值模拟,对Leinov等研究的再冲击RM混合实验进行了再评估。发现在某些工况下,实验数据与理论预测存在一定偏差,这可能暗示了关键数据测量中的潜在误差,研究结果为未来的实验和数值模拟提供了参考。

关键词： Richtmyer-Meshkov 激波再冲击湍流混合数值模拟

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Z箍缩聚变及高能量密度应用研究进展

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强激光与粒子束 2020年第9期32卷 66-77页

作者：肖德龙丁宁王冠琼王小光李晨光毛重阳北京应用物理与计算数学研究所北京100088

基于脉冲功率技术的Z箍缩过程可以实现驱动器电储能到X光辐射的高效率转换,形成极端温度、密度、压力条件,近年来在惯性约束聚变及高能量密度应用中取得了一系列重要进展。综述了国际上辐射间接驱动和磁直接驱动两条Z箍缩聚变技术路线... 详细信息

基于脉冲功率技术的Z箍缩过程可以实现驱动器电储能到X光辐射的高效率转换,形成极端温度、密度、压力条件,近年来在惯性约束聚变及高能量密度应用中取得了一系列重要进展。综述了国际上辐射间接驱动和磁直接驱动两条Z箍缩聚变技术路线发展现状,简要介绍了我国Z箍缩聚变尤其是7~8 MA脉冲功率装置上的动态黑腔研究进展;分别从辐射与物质相互作用、辐射不透明度、材料动态特性、实验室天体物理等方面,概述了Z箍缩应用于高能量密度物理研究的技术路线和主要成果。希望通过对Z箍缩聚变及高能量密度应用研究的论述和发展趋势分析,推动我国Z箍缩研究领域的进一步发展。

关键词： Z箍缩惯性约束聚变黑腔磁化套筒惯性聚变磁驱动聚变高能量密度物理

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宽谱红外/太赫兹量子棘轮探测器研究进展(内封面文章·特邀)

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红外与激光工程 2025年第1期54卷 12-25页

作者：楚卫东白鹏杨宁王屹韩尚杰王迎新赵自然北京应用物理与计算数学研究所北京100088 计算物理全国重点实验室北京100088 北京师范大学物理与天文学院北京100875 北京邮电大学理学院北京102206 清华大学工程物理系北京100084

近年来,红外/太赫兹探测技术取得了卓越的进步,聚焦于当前主流的红外及太赫兹探测器就其优点和缺点进行相应评述。为满足现在科技水平所需的高速探测光子型红外/太赫兹探测器取得了广泛地关注和研究,但其工作温度低、响应光谱范围窄等... 详细信息

近年来,红外/太赫兹探测技术取得了卓越的进步,聚焦于当前主流的红外及太赫兹探测器就其优点和缺点进行相应评述。为满足现在科技水平所需的高速探测光子型红外/太赫兹探测器取得了广泛地关注和研究,但其工作温度低、响应光谱范围窄等缺点限制了其应用的场景。就工作原理、工作模式、研究进展、能带工程等方面介绍GaAs基经典红外/太赫兹光子型探测器并进行评述。在此基础上,详细介绍文中提出的量子棘轮红外探测器(QRIP)的研究进展,从QRIP器件的工作原理、器件结构等方面阐述了其优势及可行性。通过研究QRIP不同的杂质类型、掺杂浓度、生长工艺、能带结构等条件以研究其工作机理及量子特性,列出了不同结构QRIP器件实验结果并进行了分析。棘轮结构在无外加电场下能够对红外能量进行探测,同时在特定的偏压下能够实现光谱可调的性质以实现宽谱的探测。进一步地,将QRIP集成LED制备出量子棘轮上转换器件,其能够实现4~200 THz的超宽谱探测,同时量子棘轮上转换探测器在25 K时响应率可以达到0.4 A/W。该研究表明了量子棘轮探测器能够有效提升器件的工作温度、响应光谱范围,为高工作温度红外/太赫兹光子型探测器实现提供了新思路。

关键词：红外/太赫兹探测器宽谱探测器高温太赫兹探测量子棘轮

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界面失稳诱导湍流混合的局部转捩准则及建模研究

界面失稳诱导湍流混合的局部转捩准则及建模研究

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：肖梦娟张又升北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室北京大学应用物理与技术研究中心

界面不稳定性诱导的湍流混合过程是武器物理、惯性约束聚变等聚变工程问题的典型过程之一,过程中混合转捩阶段及混合形态特征的演化是关系点火成败的关键因素。但涉及的相关机制、依赖关系、判断准则及工程建模研究极其匮乏,是制约当前... 详细信息

界面不稳定性诱导的湍流混合过程是武器物理、惯性约束聚变等聚变工程问题的典型过程之一,过程中混合转捩阶段及混合形态特征的演化是关系点火成败的关键因素。但涉及的相关机制、依赖关系、判断准则及工程建模研究极其匮乏,是制约当前聚变工程问题应用的关键瓶颈。本报告将介绍团队近期在局部转捩准则及建模方面的研究进展,具体包括:基于高精度大涡模拟,系统分析混合转捩形态特征与转捩演化的规律关系;理论推导并构建基于混合形态特征的局部时空转捩准则;基于该转捩准则及团队先前已成熟发展的充分发展湍流混合模型,构建能描述界面失稳、混合转捩至充分发展湍流全过程的转捩模型,为聚变工程问题的应用研究提供有力支撑。

关键词：湍流混合转捩局部转捩准则转捩模型混合形态特征

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