检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2025年第3期74卷 51-57页

作者：林成亮何斌吴勇王建国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京100088

非平衡稠密等离子体中电子离子能量弛豫对理解惯性约束聚变、实验室等离子体和天体物理中的非平衡演化以及宏观热力学和输运性质至关重要.受密度及温度等环境效应的影响,等离子体中多种物理效应之间的竞合作用共同主导电子离子能量弛豫... 详细信息

非平衡稠密等离子体中电子离子能量弛豫对理解惯性约束聚变、实验室等离子体和天体物理中的非平衡演化以及宏观热力学和输运性质至关重要.受密度及温度等环境效应的影响,等离子体中多种物理效应之间的竞合作用共同主导电子离子能量弛豫过程.本文从量子Lenard-Balescu动理学方程出发,建立了考虑电子和离子集体激发及其耦合效应的能量弛豫模型,并在此基础上采用电子离子解耦、静态极限和长波近似构建了不同的简化模型,系统研究了静态屏蔽、动态屏蔽、电子和离子等离激元激发及其耦合等效应对电子离子能量弛豫的影响机制.通过不同模型之间的对比,发现电子离子集体激发之间的耦合效应以及中等波长和短波区间的屏蔽效应对温热稠密等离子体中电子离子能量弛豫有着显著的影响.这一结论表明,准确描述等离子体中的动态响应和屏蔽效应将制约着相关物理体系中非平衡演化建模的精确性和有效性.

关键词：能量弛豫温热稠密物质等离子体屏蔽等离子体动态响应

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高能离子在稠密等离子体中的能量沉积和电子离子能量分配

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物理学报 2025年第9期74卷 124-132页

作者：李子健林成亮吴勇王建国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京100088

高能粒子在等离子体中的能量沉积及其导致的电子离子能量分配对理解惯性约束聚变的点火和燃烧过程至关重要.基于量子动理学的T矩阵扩展模型,本文研究了宽广温度密度区间的能量沉积和电子能量分配因子.相较于基于小角度散射的阻止本领模... 详细信息

高能粒子在等离子体中的能量沉积及其导致的电子离子能量分配对理解惯性约束聚变的点火和燃烧过程至关重要.基于量子动理学的T矩阵扩展模型,本文研究了宽广温度密度区间的能量沉积和电子能量分配因子.相较于基于小角度散射的阻止本领模型,T矩阵扩展模型能考虑由大角度库仑散射及其累积过程带来的横向偏转效应.首先研究了横向偏转效应对电子能量分配因子的影响,然后计算了宽温度密度区间的电子能量分配因子,基于这些数据的分析发展了适用于惯性约束聚变模拟的电子能量分配因子拟合表达式.研究发现,考虑横向偏转效应会给电子能量分配因子带来约27.5%的差异.这一结论表明,准确描述高能粒子能量沉积过程中的大角度库仑散射及其累积效应带来的横向偏转会影响惯性约束聚变点火和燃烧模拟的精确性.

关键词：能量沉积电子离子能量分配非理想等离子体惯性约束聚变

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极端条件下3维多物理多介质问题数值模拟中的若干问题

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中国科学：数学 2024年第3期54卷 313-336页

作者：陈艺冰江松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

极端条件下3维多物理多介质问题是一类关系国家战略安全问题的重要科学问题.由于理论手段比较欠缺、实验昂贵甚至难以开展,数值模拟是研究这类问题的主要手段.本文回顾这一研究领域数值模拟的历史,分析目前存在的主要挑战,并展望未来的... 详细信息

极端条件下3维多物理多介质问题是一类关系国家战略安全问题的重要科学问题.由于理论手段比较欠缺、实验昂贵甚至难以开展,数值模拟是研究这类问题的主要手段.本文回顾这一研究领域数值模拟的历史,分析目前存在的主要挑战,并展望未来的发展趋势.

关键词：极端条件 3维多物理多介质数值模拟

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通过包络面重构的大规模粒子并行绘制算法

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国防科技大学学报 2024年第5期46卷 219-227页

作者：王华维艾志玮曹轶北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

针对大规模粒子高表现可视化需求,提出基于包络面重构的大规模粒子并行绘制算法。该算法以连续曲面的形式表示,绘制大规模粒子的团簇表面及其物理量分布。对算法进行了分布式并行化,从而可以通过大规模并行来处理亿以上规模的粒子数据... 详细信息

针对大规模粒子高表现可视化需求,提出基于包络面重构的大规模粒子并行绘制算法。该算法以连续曲面的形式表示,绘制大规模粒子的团簇表面及其物理量分布。对算法进行了分布式并行化,从而可以通过大规模并行来处理亿以上规模的粒子数据。在算法实现上,还解决了并行计算时的块间裂缝问题,并提出了快速查找邻域粒子的方法,同时,基于可见性对粒子数据进行剔除,提高了绘制效率。由此,可以通过带光照效果的光滑曲面来高表现展示大规模粒子数据中的团簇结构及其物理量分布。实验结果表明,该算法在512核上可在5 s内完成上亿粒子的绘制,并行效率可达60%。该算法已成功应用到大规模并行非平衡分子动力学模拟等实际模拟应用中。

关键词：粒子可视化包络面距离场分布式并行化可见性剔除

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三温能量方程离散线性系统的两层迭代算法收敛因子估计及特征分析

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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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质子碰撞硼原子非辐射的电荷转移过程

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物理学报 2023年第16期72卷 86-93页

作者：朱宇豪袁翔吴勇王建国西安建筑科技大学理学院西安710055 北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100084

重粒子碰撞中的电子转移涉及复杂的电子关联机制,极大地影响等离子体中电荷态平衡,也是X射线的辐射的重要来源之一.电子转移截面与速率系数是国防工业发展核聚变等离子体所需要的重要原子参数.基于全量子的非辐射分子轨道密耦合方法,系... 详细信息

重粒子碰撞中的电子转移涉及复杂的电子关联机制,极大地影响等离子体中电荷态平衡,也是X射线的辐射的重要来源之一.电子转移截面与速率系数是国防工业发展核聚变等离子体所需要的重要原子参数.基于全量子的非辐射分子轨道密耦合方法,系统研究了质子碰撞硼原子在10^(-3)-10^(3)eV/u能量区间内的硼原子电子转移过程.计算采用多参考组态方法得到总共15个电子转移、激发以及弹性散射的通道,每个通道对应的分子态能量得到了与实验符合较好的结果.分子态的绝热势能曲线间的避免交叉现象明显,构成了电子转移的主要途径.计算发现,质子碰撞硼原子过程中2s轨道的电子转移是占主导地位,2p轨道的电子转移贡献较小.在低能区,电子转移截面出现了明显的量子共振现象,这些共振主要来源于不同能量通道的耦合.此外,还计算了不同温度下的质子碰撞硼原子的电子转移速率,该速率可为复杂等离子体环境的模拟诊断提供重要的原子参数支持.

关键词：电子转移重粒子碰撞势能曲线

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交错网格上基于相交重映的两步欧拉法

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计算物理 2024年

作者：宫翔飞郭少冬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

采用拉氏时间推进加重映到初始网格的方式，在结构化交错欧拉网格上实现了一种新型的两步欧拉法。拉氏时间推进采用预估-校正方法，混合网格的拉氏计算中引入了压力松弛模型。用MOF(Moment of Fluid)重构显式界面，将混合网格剖分为多... 详细信息

采用拉氏时间推进加重映到初始网格的方式，在结构化交错欧拉网格上实现了一种新型的两步欧拉法。拉氏时间推进采用预估-校正方法，混合网格的拉氏计算中引入了压力松弛模型。用MOF(Moment of Fluid)重构显式界面，将混合网格剖分为多个介质多面体，实现了精确的相交重映。考虑到已有拉氏网格与拉氏网格相交算法的低效性，实现了与两步欧拉法更适配的拉氏网格与欧拉网格相交算法。数值模拟结果表明，在欧拉框架下构造显式界面，能够提高欧拉方法对界面的分辨能力，本文构造显式界面进行相交重映的算法具有健壮且高效的特点，在大变形模拟中也可以保持较好的完整性。

关键词：两步欧拉法相交重映多介质交错网格

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类铝离子钟跃迁能级的超精细结构常数和朗德g因子

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物理学报 2023年第22期72卷 127-135页

作者：王霞贾方石姚科颜君李冀光吴勇王建国北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088 复旦大学核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 北京大学工学院应用物理与技术研究中心北京100871

本文利用多组态Dirac-Hartree-Fock方法计算了类铝等电子序列从Si^(+)到Kr^(23+)离子基组态3s^(2)3p^(2)P_(1/2,3/2)能级的超精细结构常数和朗德g因子.通过系统评估电子关联效应对Si^(+)和Co^(14+)离子中所关心原子参数的影响,尤其是与... 详细信息

本文利用多组态Dirac-Hartree-Fock方法计算了类铝等电子序列从Si^(+)到Kr^(23+)离子基组态3s^(2)3p^(2)P_(1/2,3/2)能级的超精细结构常数和朗德g因子.通过系统评估电子关联效应对Si^(+)和Co^(14+)离子中所关心原子参数的影响,尤其是与内壳层电子相关的关联效应,构建了可靠精确的计算模型,除Si^(+)离子外,超精细结构常数和g因子的计算误差分别控制在1%左右和10^(-5)的量级.此外,进一步分析了超精细结构常数中电子部分矩阵元和g因子随原子序数Z的变化规律,并拟合了这些物理量与Z的定量依赖关系,利用拟合公式可以快速计算类铝离子在14≤Z≤54区间内任意同位素的超精细结构常数和g因子.

关键词：超精细结构常数朗德g因子多组态Dirac-Hartree-Fock方法电子关联效应类铝离子

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界面不稳定性诱导的湍流混合问题的RANS统一预测新思路

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空气动力学学报 2024年第9期42卷 1-13,I0001页

作者：谢寒松肖梦娟张又升北京大学高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室应用物理与技术研究中心北京100871 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

准确预测由Rayleigh-Taylor(RT)、Richtmyer-Meshkov(RM)和Kelvin-Helmholtz(KH)等流体力学界面不稳定性诱导的湍流混合问题具有重要的科学意义和工程价值。在工程实践中,利用雷诺平均湍流模型(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)模拟上述问题是当前及可见的未来最主流的方法。RANS模型主要包括物理模型和模型系数两方面。然而,在实际工程中,存在各类复杂性问题及其相互耦合,使得采用同一套RANS模型统一预测不同混合问题变得极具挑战,而这又是RANS模型能落地工程应用的前提条件。为解决上述问题,本研究直面工程应用,基于整体论思维观提出了实现RANS渐近理想统一预测的新思路,给出了系统确定湍流混合模型系数的新方法,并将其应用至混合领域内的k-L、k-ε和BHR三类(含亚类)主流的RANS混合模型,均实现了同一套湍流混合模型对不同混合问题的统一预测,证明了所提思路和方法在混合领域的适用性和鲁棒性。本工作可为RANS湍流混合模型的工程化应用奠定基础,其核心思路也可望延拓应用至其他领域的湍流模型上。

关键词：湍流混合统一预测 RANS模型模型系数

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基于多绘制管线的大规模并行体绘制性能优化技术

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计算机工程 2024年第8期50卷 207-215页

作者：王华维刘若妍艾志玮曹轶北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

针对数值模拟输出的大规模科学数据,体绘制方法为了刻画复杂物理特征,会进行高密度光线采样,但由此带来了极大的计算开销和数据增量。在国产自主CPU高性能计算机上,由于处理器单核的计算能力低于商业CPU,只能使用更多的处理器核来分担... 详细信息

针对数值模拟输出的大规模科学数据,体绘制方法为了刻画复杂物理特征,会进行高密度光线采样,但由此带来了极大的计算开销和数据增量。在国产自主CPU高性能计算机上,由于处理器单核的计算能力低于商业CPU,只能使用更多的处理器核来分担体绘制任务,从而引起了采样数据并行通信的可扩展性瓶颈。为充分利用国产自主CPU高性能计算机来高效完成体绘制任务,针对大规模并行体绘制提出一种基于多绘制管线的性能优化技术,通过多管线、多进程的两级并行模式来降低单条管线的并行规模。在大规模并行体绘制中,该技术将绘制目标图像划分成多个子区域,绘制进程则相应分组,每个进程组独立执行一条绘制管线,以完成图像相应子区域的绘制,最后再收集所有的图像子区域,形成完整图像并输出。实验结果表明,优化后的体绘制算法在国产自主CPU高性能计算机上可以扩展到万核规模,并能有效完成体绘制任务。

关键词：体绘制多管线两级并行并行可扩展性性能优化

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