检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2024年

作者：杨容李双贵袁光伟杭旭登北京应用物理与计算数学研究所

提出了求解离散纵标输运方程的一类嵌套网格离散格式. 格式的基本未知量定义在网格单元和子网格单元中心，通过在子网格边界量的封闭条件中保持输运格式矩阵的对角占优性，可以设计抑制振荡的输运嵌套网格格式。提出了两类封闭条件，设... 详细信息

提出了求解离散纵标输运方程的一类嵌套网格离散格式. 格式的基本未知量定义在网格单元和子网格单元中心，通过在子网格边界量的封闭条件中保持输运格式矩阵的对角占优性，可以设计抑制振荡的输运嵌套网格格式。提出了两类封闭条件，设计了嵌套子网格步格式和嵌套子网格中心格式. 测试算例表明，与经典的菱形格式、子网格平衡格式相比，新格式计算精度较高且能明显抑制非物理数值振荡；虽然嵌套子网格格式的单次迭代求解计算量大，但是在迭代难收敛的测试算例中，嵌套子网格格式的迭代收敛次数远远小于菱形格式和子网平衡法等高精度格式，求解效率更高。

关键词：输运方程离散纵标方法高精度格式无振荡格式

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深谋远虑的战略科学家如师如兄的领路人——周光召先生领导核武器理论研究二三事

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科技导报 2024年第22期42卷 106-108页

作者：吴明静北京应用物理与计算数学研究所北京100094

2024年8月17日,周光召先生驾鹤西去。“两弹一星”功勋奖章获得者中为国铸核盾的9位,已全部回归浩瀚星海。周光召是这9位科学家中最年轻的一位,他的离去,带给中国核武器事业极为深重的哀伤。在中国第1颗原子弹爆炸成功60周年之际,几代... 详细信息

2024年8月17日,周光召先生驾鹤西去。“两弹一星”功勋奖章获得者中为国铸核盾的9位,已全部回归浩瀚星海。周光召是这9位科学家中最年轻的一位,他的离去,带给中国核武器事业极为深重的哀伤。在中国第1颗原子弹爆炸成功60周年之际,几代人的缅怀和追思,带来历史深处的浩浩长风,一次次拂过60多年前的办公楼与园区,拂过房间、走廊,在那里,周先生留下无数亲切的印记,已然成为核武器事业永恒的一部分,不可磨灭。

关键词：原子弹爆炸周光召两弹一星核武器驾鹤西去战略科学家深谋远虑二三事

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圆柱形炸药空爆在近场空间的超压估算公式

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北京理工大学学报 2022年第9期42卷 918-927页

作者：刘军王政熊俊殷建伟北京应用物理与计算数学研究所北京100094

圆柱形炸药空爆后在近场空间会形成强度不均匀的超压场,在相同等效衰减距离、不同空间角度上的近场超压可相差数倍甚至一个量级以上.为了准确、快速地评估圆柱空爆近场超压强度及分布差异给近场不同区域毁伤效应和防护效果带来的影响,... 详细信息

圆柱形炸药空爆后在近场空间会形成强度不均匀的超压场,在相同等效衰减距离、不同空间角度上的近场超压可相差数倍甚至一个量级以上.为了准确、快速地评估圆柱空爆近场超压强度及分布差异给近场不同区域毁伤效应和防护效果带来的影响,在圆柱空爆近场实验数据匮乏的情况下使用经过实验效验的模拟数据来补足样本空间,通过数据拟合的方式给出了圆柱装药空爆在较小等效衰减距离下的超压估算公式.首先,通过与球形装药下的经验公式和圆柱装药下的实验结果对比,分别验证了模拟结果在球形和圆柱装药情况下均具有一定置信度;之后,以二次多项式的形式拟合得到了圆柱空爆近场超压估算公式,并给出了6种不同长径比圆柱空爆在不同空间位置上超压的实验结果与估算公式结果的对比.结果表明,估算公式可在较小误差范围内给出炸药空爆在近场空间任意位置上的超压,其经实验校验具有一定置信度的适用范围是圆柱长径比为1/4~4、等效衰减距离为0.2~2.0 m/kg^(1/3).

关键词：圆柱装药炸药空爆近场超压估算公式

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SCB输运格式在辐射流体力学计算中的应用

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计算物理 2024年

作者：李双贵杨容北京应用物理与计算数学研究所

简单隅角平衡（SCB）格式适用于二维任意拉式网格上输运方程的空间离散。将SCB格式应用于ICF辐射流体力学数值模拟，实现对辐射输运方程的离散求解，本文重点讨论辐射输运与物质能量方程组在空间上的两种耦合实现形式：子网格-网格（sub... 详细信息

简单隅角平衡（SCB）格式适用于二维任意拉式网格上输运方程的空间离散。将SCB格式应用于ICF辐射流体力学数值模拟，实现对辐射输运方程的离散求解，本文重点讨论辐射输运与物质能量方程组在空间上的两种耦合实现形式：子网格-网格（subcell-cell）的松耦合方式和全子网格（subcell-subcell）的紧耦合方式。数值结果表明subcell-cell松耦合方式的数值结果严重依赖于网格的光学厚度，仅适用于光性薄网格的辐射传输计算，而采用subcell-subcell的紧耦合方式，网格剖分不受辐射自由程的限制，只需分辨物理量的梯度变化，能同时兼顾光性薄和光性厚网格辐射传输计算。

关键词：辐射输运简单隅角平衡渐近扩散性质辐射流体力学算子分裂方法

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高温热辐射输运模拟的蒙特卡罗全局降方差方法

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物理学报 2023年第13期72卷 284-293页

作者：李树王旸姬志成蓝可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研究生院北京100088

针对隐式蒙特卡罗方法模拟高温热辐射输运问题时存在的“辐射强度计算误差时间空间分布严重不均匀”现象,通过理论分析和数值模拟手段,找到决定误差大小的主要因素为“网格内的辐射径迹长度记录数”.据此提出“隐式蒙特卡罗全局降方差... 详细信息

针对隐式蒙特卡罗方法模拟高温热辐射输运问题时存在的“辐射强度计算误差时间空间分布严重不均匀”现象,通过理论分析和数值模拟手段,找到决定误差大小的主要因素为“网格内的辐射径迹长度记录数”.据此提出“隐式蒙特卡罗全局降方差方法”并推导相应的计算公式.该方法主要包含如下3个关键技术:1)针对辐射输运蒙特卡罗模拟的自适应动态分配源粒子方法;2)与自适应动态分配源粒子相匹配的动态权窗设计技术及粒子权无偏估计算法;3)辐射强度的解析估计降方差方法.针对这3个关键技术,设计蒙特卡罗数值模拟方案,编写相应的数值模拟程序模块.典型辐射输运问题模拟结果显示:隐式蒙特卡罗全局降方差方法能够使网格辐射强度计算误差在整个时空范围内分布相对比较均匀,最大误差可控,计算效率提升10倍左右.新方法在激光惯性约束聚变的黑腔辐射输运模拟应用中取得了显著效果.

关键词：隐式蒙特卡罗方法热辐射输运全局降方差方法惯性约束聚变

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加载速率和加载位置对炸药缝隙扩展过程影响的数值模拟

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含能材料 2022年第12期30卷 1259-1265页

作者：楼建锋张树道北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为研究弱载荷作用下炸药起裂、裂缝扩展过程,分析加载条件对缝隙扩展的影响规律,研究基于钝感炸药的三点弯曲试验,采用考虑了材料的拉压异性、应变率效应,以及损伤失效的本构模型,开展了炸药起裂和裂缝演化过程的数值模拟研究,拟合了主... 详细信息

为研究弱载荷作用下炸药起裂、裂缝扩展过程,分析加载条件对缝隙扩展的影响规律,研究基于钝感炸药的三点弯曲试验,采用考虑了材料的拉压异性、应变率效应,以及损伤失效的本构模型,开展了炸药起裂和裂缝演化过程的数值模拟研究,拟合了主要的计算参数,计算结果与试验数据符合较好,校验了计算模型及其适用性;数值模拟获得了炸药样品中裂缝产生和扩展过程的典型特征图像,分析了加载速率和加载位置对炸药裂缝扩展演化规律的影响。研究表明,初始裂缝尺寸越大,起裂越早;随着加载速率增大,起裂荷载也增大,反映了炸药样品的应变率效应;加载位置偏离初始裂缝位置时,对于不同加载速率情况,样品中的裂缝扩展演化路径差异很大,存在4种破坏模式。

关键词：裂缝扩展初始裂缝加载速率炸药三点弯曲试验

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非均匀混合下氘氚聚变反应速率的理论研究

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物理学报 2023年第1期72卷 217-227页

作者：沈刚衷斌吴勇王建国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研究生院北京100088

激光驱动惯性约束聚变中壳层材料和聚变燃料的混合是影响聚变点火燃烧性能的关键物理问题,聚变过程中混合物形态的演化及相应热核反应速率的物理建模直接影响数值模拟的置信度,具有重要的科学意义和应用价值.本文以扩散混合机制下混合... 详细信息

激光驱动惯性约束聚变中壳层材料和聚变燃料的混合是影响聚变点火燃烧性能的关键物理问题,聚变过程中混合物形态的演化及相应热核反应速率的物理建模直接影响数值模拟的置信度,具有重要的科学意义和应用价值.本文以扩散混合机制下混合形态随时间的演化规律及其对热核反应速率的影响为研究对象,基于热力学平衡与理想气体物态方程假设,通过解析分析与一维球几何扩散方程数值解的对比研究,揭示了扩散混合主导下热核反应速率随混合形态演化的物理规律.研究发现,混合量主要通过影响燃料的体积份额直接影响热核反应速率,由混合非均匀尺度和扩散系数共同决定的扩散时间直接影响热核反应速率的时间演化行为.进一步利用蒙特卡罗方法直接模拟扩散过程得到的互扩散系数,定量分析了燃料中混入低Z、高Z材料时热核反应速率随时间演化的差异,通过与美国非均匀混合效应实验典型数值模拟结果进行对比分析,验证了理论评估的可靠性.本工作对我国惯性约束聚变混合效应实验的设计和改进具有重要参考意义.

关键词：混合形态非均匀混合热核反应速率互扩散系数

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密度扰动的类Richtmyer-Meshkov不稳定性增长及其与无扰动界面耦合的数值模拟

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物理学报 2023年第19期72卷 135-142页

作者：孙贝贝叶文华张维岩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京100094

靶丸材料内部扰动在冲击波作用后会产生类似Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性的增长并耦合到烧蚀面产生扰动种子.本文使用数值模拟的方法研究了这种类RM不稳定性增长规律以及不稳定性与界面的耦合机制.研究表明,线性阶段密度扰动类RM不稳... 详细信息

靶丸材料内部扰动在冲击波作用后会产生类似Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性的增长并耦合到烧蚀面产生扰动种子.本文使用数值模拟的方法研究了这种类RM不稳定性增长规律以及不稳定性与界面的耦合机制.研究表明,线性阶段密度扰动类RM不稳定性增长速度满足δv∝k_(y)△uη.密度扰动到界面的耦合有声波耦合和涡合并两种机制,声波耦合引起的界面扰动增长速度满足δ_(v i)/(k_(y)△uη)∝e^(-k_(y)L).界面上的Atwood数为正时,界面上涡量和密度扰动的涡量方向相同,涡合并导致扰动速度增大.Atwood数为正时,降低界面上的Atwood数以及增大界面上过渡层的宽度均可减小密度扰动耦合引起的界面扰动增长.

关键词：惯性约束聚变密度不均匀类Richtmyer-Meshkov不稳定性扰动种子

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爆轰驱动多介质问题的Lagrange多分区自适应数值模拟研究

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力学学报 2023年第11期55卷 2675-2692页

作者：周蕊李理田保林北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学应用物理与技术研究中心北京100091

凝聚炸药爆轰驱动惰性金属材料形成的多介质流动问题广泛存在于工程应用领域,Lagrange方法由于其物质界面的高保真特性一直在相关问题的数值模拟中发挥着不可替代的作用.加密网格是提高爆轰驱动多介质问题模拟精度的常用途径之一.然而,L... 详细信息

凝聚炸药爆轰驱动惰性金属材料形成的多介质流动问题广泛存在于工程应用领域,Lagrange方法由于其物质界面的高保真特性一直在相关问题的数值模拟中发挥着不可替代的作用.加密网格是提高爆轰驱动多介质问题模拟精度的常用途径之一.然而,Lagrange框架下整体密网格计算常会遇到网格畸变、计算效率低等问题.为此,针对爆轰驱动多介质流动问题,提出了一种Lagrange框架下的非结构网格多层自适应方法,在保证所关心区域局部网格分辨率的前提下,大幅缩减了整体计算规模,提升了Lagrange计算的健壮性.设计了非结构网格多层数据结构,提出了多层网格分层存储、有效网格压至一层进行Lagrange计算的AMR策略,同时还发展了自适应接触滑移耦合算法,实现了AMR计算与多分区接触滑移计算的“紧耦合”.相比于已有工作,所提出的AMR方法既保持了非结构网格多层数据结构的灵活性优势,又避免了Lagrange框架下多层网格分别计算带来的层间耦合困难,同时因实现了与接触滑移的自适应耦合,使得它能很好地适应多分区的多介质问题.在一维、二维爆轰算例验证所提出方法正确性的前提下,开展了拐角爆轰、多层炸药隔爆和有限尺寸弯道爆轰等复杂爆轰弹塑性多介质问题的数值模拟研究.计算结果显示,采用Lagrange非结构多层AMR数值模拟方法,可以有效捕捉凝聚炸药爆轰与惰性金属材料相互作用过程中的波系结构,可节省90%以上的网格规模.该方法对复杂几何边界、复杂波系结构和多分区相互作用等问题具有良好的适应性,为后续开展凝聚炸药爆轰约束问题的机理研究奠定了坚实的基础.

关键词：炸药爆轰多介质 Lagrange方法非结构网格多层自适应

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分布反馈式太赫兹量子级联激光器在光场自注入下的动力学

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激光与光电子学进展 2024年第15期61卷 239-245页

作者：葛磊楚卫东杨宁北京计算科学研究中心北京100094 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

基于Lang-Kobayashi方程并引入可用于描述分布反馈式光栅对腔内光场耦合效应的修正端面反射系数,研究了分布反馈式太赫兹量子级联激光器在不同光场自注入强度下的动力学响应行为。随着自注入光场强度的增加,激光器由稳态向周期态、准周... 详细信息

基于Lang-Kobayashi方程并引入可用于描述分布反馈式光栅对腔内光场耦合效应的修正端面反射系数,研究了分布反馈式太赫兹量子级联激光器在不同光场自注入强度下的动力学响应行为。随着自注入光场强度的增加,激光器由稳态向周期态、准周期态,甚至混沌状态过渡,但是太赫兹量子级联激光器和传统半导体激光器相比,可以在更大的自注入强度下保持稳定。移动目标反射物时,工作在稳态、周期态和准周期态下的分布反馈式太赫兹量子级联激光器的输出信号可正确描述反射物的移动规律,但处于混沌状态的激光器输出信号将出现失真。通过与典型稳态解模型对比可知,所提理论模型可提供更精确的输出信号规律。该研究为描述有光栅结构的量子级联激光器的动力学行为提供了理论支撑,也从理论上探索了分布反馈式太赫兹量子级联激光器在自注入成像技术应用中的可能。

关键词：太赫兹量子级联激光器分布反馈式光栅激光自注入

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