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中国计算力学大会2014暨第三届钱令希计算力学奖颁奖大会

作者：韩天思崔俊芝中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学工程计算研究所科学与工程计算国家重点实验室

针对微纳米尺度下材料及其结构物理和力学性能的数值模拟,本文提出了一种将局部量子-原子模型和宏观连续介质模型耦合于一体的多尺度关联模型(简称QACC模型)。QACC模型从第一性原理计算出发,直接将局部量子效应、分子动力学行为和连续... 详细信息

针对微纳米尺度下材料及其结构物理和力学性能的数值模拟,本文提出了一种将局部量子-原子模型和宏观连续介质模型耦合于一体的多尺度关联模型(简称QACC模型)。QACC模型从第一性原理计算出发,直接将局部量子效应、分子动力学行为和连续区域的能量密度关联起来,定义了从量子力学、分子动力学到连续介质力学特征物理量的计算框架,用离散的局部量子效应和分子动力学的结果计算连续区域的应力、应变以及物性本构关系等物理量。本文模拟了单晶铜纳米线在外载荷作用下的力学行为。基于QACC模型的计算,成功地预测了纳米线损伤过程中的应力场分布和位错分布。其计算效果比传统的分子动力学模拟更准确,比传统的第一性原理方法更有效。

关键词：量子-原子-连续关联(QACC)模型能量密度本构关系单晶铜纳米线应力-应变场

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低空目标电磁散射特性的全波数值模拟与初步分析

低空目标电磁散射特性的全波数值模拟与初步分析

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2014年全国电磁兼容与防护技术学术会议

作者：鲍献丰李瀚宇周海京刘强中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心中物院复杂电磁环境重点实验室北京应用物理与计算数学研究所

由于环境与低空目标的相互作用,使得目标对入射波的调制效应跟目标在自由空间独立存在时相比存在显著差别。利用仿真计算技术开展低空目标电磁散射特性的研究,充分考虑目标与其下方地海面的相互作用,实现"目标与环境一体化电磁建模... 详细信息

由于环境与低空目标的相互作用,使得目标对入射波的调制效应跟目标在自由空间独立存在时相比存在显著差别。利用仿真计算技术开展低空目标电磁散射特性的研究,充分考虑目标与其下方地海面的相互作用,实现"目标与环境一体化电磁建模",正成为计算电磁学研究的热点。本文利用自主研发的三维并行全波电磁场时域求解程序JEMS-FDTD,对平直表面上的半空间复杂目标进行了数值模拟,分析了低空目标在直接入射波与地海面一次反射波共同作用下的时域近场特性以及不同下半空间媒质与不同照射角度对低空目标与环境复合远场散射特性的影响。

关键词：半空间时域有限差分方法近场特性散射特性数值模拟

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微-纳米尺度下铜铝合金的热-力耦合原子-连续关联模型

微-纳米尺度下铜铝合金的热-力耦合原子-连续关联模型

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第十一届中日复合材料学术会议（CJJCC-11）

作者：李辉崔俊芝中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学工程计算研究所科学与工程计算国家重点实验室

本文对微-纳米尺度下热-力耦合原子连续关联模型(简称TMCACC)模型的有效算法进行了系统介绍。我们将代表体积元的自由能分解为动力学部分的EAM势能和热振动能两部分,相应地,第一类Piola-Kirchhoff应力和瞬态弹性常数也分解为动力学部分... 详细信息

本文对微-纳米尺度下热-力耦合原子连续关联模型(简称TMCACC)模型的有效算法进行了系统介绍。我们将代表体积元的自由能分解为动力学部分的EAM势能和热振动能两部分,相应地,第一类Piola-Kirchhoff应力和瞬态弹性常数也分解为动力学部分和热振动部分。本文重点介绍了热振动部分的PK应力及弹性常数的计算。具体来说是:将原子运动分解为"结构形变"和"热振动"两部分,对于代表体积元,利用"热振动"部分的位移,在局部准简谐近似基础上,建立了可用于铜铝合金纳米线热-力耦合分析的准连续体理论,接着利用晶格动力学推导了代表体积元中原子振动频率的动力学矩阵,获得了代表体积元的热振动熵密度、自由能密度、内能密度函数,进而给出了微纳米尺度下瞬态热力学参数,诸如等容比热容,瞬态弹性常数,PK应力等计算公式。最后,给出了铜铝合金纳米线热-力耦合行为的数值模拟结果,验证了算法的正确性。总的来说,本文的热-力耦合原子-连续关联模型和算法是对传统的热-力学局部简谐近似和爱因斯坦模型的推广和改进。

关键词：铜铝合金纳米线热-力耦合纳米尺度关联模型

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小体积比两相分离早期过程的三维格子气模型研究

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物理学报 2013年第15期62卷 351-356页

作者：郑晖张崇宏孙博杨义涛白彬宋银赖新春北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国工程物理研究院表面物理与化学重点实验室绵阳621907

采用Monte Carlo模拟方法研究了小体积比三维格子气模型中的相分离过程,比较了sc,fcc,bcc等3种晶格类型和T/Tc=0.45—0.85等5个相对温度的系统演化行为,计算了系统的结构因子函数,发现结构因子在相分离早期不满足标度关系,生长指数等于1... 详细信息

采用Monte Carlo模拟方法研究了小体积比三维格子气模型中的相分离过程,比较了sc,fcc,bcc等3种晶格类型和T/Tc=0.45—0.85等5个相对温度的系统演化行为,计算了系统的结构因子函数,发现结构因子在相分离早期不满足标度关系,生长指数等于1/6,小于经典Lifshitz-Slyozov理论的值.

关键词：格子气模型相分离过程 Monte Carlo模拟生长律

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微-纳米金属构件热力学行为的原子-连续关联模型及其算法

微-纳米金属构件热力学行为的原子-连续关联模型及其算法

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中国计算力学大会2014暨第三届钱令希计算力学奖颁奖大会

作者：李辉崔俊芝李博文中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学工程计算研究所科学与工程计算国家重点实验室

本文对微-纳米尺度下热-力耦合的原子-连续关联(TMCACC)模型的有效算法进行了系统研究和数值模拟,计算了材料的弹性常数,应力、应变、比热容等。总的来说,就是将原子运动分解为"结构形变"和"热振动"两部分;利用其中... 详细信息

本文对微-纳米尺度下热-力耦合的原子-连续关联(TMCACC)模型的有效算法进行了系统研究和数值模拟,计算了材料的弹性常数,应力、应变、比热容等。总的来说,就是将原子运动分解为"结构形变"和"热振动"两部分;利用其中的"结构形变"部分来研究微-纳米尺度下多晶原子团簇的非均匀结构和非均匀变形,通过准简谐近似模型和变形环境一致性假设,将原子团簇晶格结构的变化与连续体的变形关联起来,推导了依赖于变形环境的自由能密度、熵密度、内能密度表达式,并结合动量守恒、能量守恒以及热力学第二定律,得到了微-纳米尺度的热-力耦合的方程组,并求得了热力学参数,等容比热容,材料的弹性常数,PK应力等热力学及动力学物理量。在本模型中考虑了原子间的相互作用对热振动影响,采用了准简谐近似,相对于传统的热力耦合模型中采用的局部简谐近似或者爱因斯坦模型,更加精确。

关键词：热力耦合的原子连续关联(TMCACC)模型准简谐近似模型自由能密度比热容弹性常数动力学矩阵

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碳酚醛横观各向同性粘塑性本构关系及层裂计算

碳酚醛横观各向同性粘塑性本构关系及层裂计算

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第十八届全国复合材料学术会议

作者：曹结东熊俊陈海坤刘文韬北京应用物理与计算数学研究所北京 100094 航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术重点实验室北京 100076

以各向异性本构关系一般理论为基础，导出了三维坐标系下横观各向同性材料中的粘塑性本构关系及本构积分算法，应用有限元方法计算了激光辐照下粘塑性横观各向同性材料中应力波的传播特性与演化规律，并模拟计算了层裂结果，对有关现象... 详细信息

以各向异性本构关系一般理论为基础，导出了三维坐标系下横观各向同性材料中的粘塑性本构关系及本构积分算法，应用有限元方法计算了激光辐照下粘塑性横观各向同性材料中应力波的传播特性与演化规律，并模拟计算了层裂结果，对有关现象进行了分析和解释。

关键词：碳酚醛粘塑性横观各向同性

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基于WENO重构的高阶移动网格动理学格式

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计算物理 2013年第4期30卷 509-514页

作者：徐喜华倪国喜中国工程物理研究院研究生部北京100088 计算物理实验室北京应用物理与计算数学研究所北京100088

提出一种基于WENO重构的高阶(至少三阶)移动网格动理学格式.利用流体力学方程的积分形式得到移动网格上离散格式,再利用自适应移动网格方法移动网格,进而得到网格速度,利用WENO重构得到高阶插值多项式,最后使用时间方向上精确的动理学... 详细信息

提出一种基于WENO重构的高阶(至少三阶)移动网格动理学格式.利用流体力学方程的积分形式得到移动网格上离散格式,再利用自适应移动网格方法移动网格,进而得到网格速度,利用WENO重构得到高阶插值多项式,最后使用时间方向上精确的动理学数值方法构造数值通量,得到移动网格单元上新的物理量.数值实验表明这种格式同时具有高精度、高分辨率的特点.

关键词：可压流体力学方程 WENO重构动理学格式自适应移动网格方法

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基于JASMIN的地下水流大规模并行数值模拟

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计算物理 2013年第3期30卷 317-325页

作者：程汤培莫则尧邵景力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 北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094 中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083

针对具有精细网格剖分、长时间跨度特征的地下水流模拟中计算时间长、存储开销大等瓶颈问题,基于MODFLOW三维非稳定流计算方法,提出基于网格片的核心算法以及基于影像区的通信机制,并在JASMIN框架上研制了大规模地下水流并行数值模拟程... 详细信息

针对具有精细网格剖分、长时间跨度特征的地下水流模拟中计算时间长、存储开销大等瓶颈问题,基于MODFLOW三维非稳定流计算方法,提出基于网格片的核心算法以及基于影像区的通信机制,并在JASMIN框架上研制了大规模地下水流并行数值模拟程序JOGFLOW.通过河南郑州市中牟县雁鸣湖水源地地下水流的模拟,对程序正确性和性能进行了验证;通过建立一个具有精细网格剖分的假想地下水概念模型对可扩展性进行测试.相对于32核的并行程序,在512以及1 024个处理机上的并行效率分别可达77.2%和67.5%.数值模拟结果表明,JOGFLOW具有较好的计算性能与可扩展性,能够有效使用数百上千计算核心,支持千万量级以上网格剖分的地下水流模型的大规模并行计算.

关键词：高仿真地下水流模拟大规模并行计算 JOGFLOW MODFLOW JASMIN框架

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基于特征波方法的可压缩瑞利-泰勒流动无反射边界条件

基于特征波方法的可压缩瑞利-泰勒流动无反射边界条件

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第八届全国流体力学学术会议

作者：张又升田包林何志伟李新亮北京应用物理与计算数学研究所中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室

针对变加速可压缩瑞利泰勒流动(CRTF),给出了此类问题的一个具体解决方案。对于常加速度CRTF流动,通过对含有源项的特征波方程的分析,本文给出了基于瞬时场的NSCBC方法,该方法较Reckinger的基于脉动场的NSCBC方法具有更好的可执行性和... 详细信息

针对变加速可压缩瑞利泰勒流动(CRTF),给出了此类问题的一个具体解决方案。对于常加速度CRTF流动,通过对含有源项的特征波方程的分析,本文给出了基于瞬时场的NSCBC方法,该方法较Reckinger的基于脉动场的NSCBC方法具有更好的可执行性和无反射性。对于任意加速度CRTF,非定常源项和非定常边界的存在使得NSCBC方法无法实现对入流特征波的定量控制,先前的NSCBC方法失效。为解决这一问题,本文充分利用CRTF的物理边界条件,并借鉴NSCCBC方法的原始思想,成功将待定的入流特征波用可求的出流特征波表示,给出了任意加速度CRTF开口边界条件设置的一般方法和稳定性约束条件,而无反射特性则通过对网格的拉伸和对变量的滤波来实现。数值算例验证了以上方法的可行性。

关键词：介观尺度耗散粒子动力学能量守恒传热

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大规模科学数据三维可视化系统的建设

大规模科学数据三维可视化系统的建设

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第四届中国科学院超级计算机应用大会

作者：钱莹陈冲崔涛科学与工程计算国家重点实验室北京 100190 中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学工程计算研究所北京 100190

科学与工程计算国家重点实验室的“高性能科学计算可视化系统”于2013年6月建成并投入使用.它是中国科学院的首套单机4K(4096×2160)显示分辨率的仿真投影系统.该系统主要由以下部件组成:巴可4K投影机,巴可双层玻璃屏幕,巴可XDS图... 详细信息

科学与工程计算国家重点实验室的“高性能科学计算可视化系统”于2013年6月建成并投入使用.它是中国科学院的首套单机4K(4096×2160)显示分辨率的仿真投影系统.该系统主要由以下部件组成:巴可4K投影机,巴可双层玻璃屏幕,巴可XDS图形控制器,SGI图形工作站及NVIDIA图形处理系统等.机房由三个房间组成，长宽约13.2m×5.25m，面积约70m2，采用玻璃屏幕，所有的装修材料都是哑光的，连窗帘也是带隔4K非立体和2K立体模式下各信号源之间切换是比较光层的双层窗帘。投影仪在顺畅的，图像显示质量也可以;但是，投影仪从4K非立体模式切换到2K立体模式时投影仪显示会比较慢，而反向切换(即从2K到4K)时，显示速度可以接受，这和Barco公司投影仪的设计有关。可视化软件是实现科学计算数据可视化的主EC)是以科学与工程计算为主的实验室，所以其可视要工具。由于科学与工程计算国家重点实验室(LS化应用主要是而向科学计算数据的。目前，在SGI图形工作站上安装了ParaView和Visit两款开源软件。这两款软件功能强大，在科学计算可视化中有着重要的作用，能够实现相当多的不同数据格式文件的可视化,还能实现在本地/远程、客户端/服务器上运行，从而使得科研人员能够在个人计算机上充分地利用高性能图形工作站对大规模的科学计算数据进行实时可视化。

关键词：科学数据超级计算可视化系统三维技术

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