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非平衡与多相复杂系统模拟研究——Lattice Boltzmann动理学理论与应用

物理学进展 2014年第3期34卷 136-167页

作者：许爱国张广财李英骏李华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 北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 理论物理国家重点实验室(中国科学院理论物理研究所) 北京100190 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083

在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为。Lattice Boltzmann(LB)方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版的Lattice Boltzmann Kinetic Model(LBKM)植根于非平衡统计物理学的... 详细信息

在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为。Lattice Boltzmann(LB)方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版的Lattice Boltzmann Kinetic Model(LBKM)植根于非平衡统计物理学的基本方程—Boltzmann方程。本文从物理学视角评述LB方法,给出单松弛因子和多松弛因子LBKM构建的统一理论,介绍其在非平衡与多相复杂系统研究方面的应用。简单列举LB在多相流、可压流、材料动理学等方面的进展,重点介绍使用LB研究流体界面不稳定性、燃烧等问题的工作。本文所重点传递的信息为:可以通过宏观量研究系统的非平衡行为、可以提供系统偏离热力学平衡引发的宏观效应是LBKM建模优越于宏观连续介质建模的地方;除了可以从更基本的层面理解相应物理系统的特征、机制和规律外,这类研究结果可以为现有程序或软件中宏观模型的改进(例如修正项的构造)提供物理参考。

关键词：格子玻尔兹曼动理学模型非平衡效应复杂系统

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Sm原子能级超精细结构的MCDF理论研究

Sm原子能级超精细结构的MCDF理论研究

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第五届全国计算原子与分子物理学术会议

作者：屈一至周福阳李冀光王建国中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

原子能级的超精细结构（HFS）是由电子和原子核的电磁多极矩相互作用产生的,通过比较理论值和实验测量结合,可以确定原子核电磁多极矩,对于研究同位素效应等也有重要意义。钐（Sm）原子位于镧系元素的中间位置,基态为[Xe]4f6s～7F,未满... 详细信息

原子能级的超精细结构（HFS）是由电子和原子核的电磁多极矩相互作用产生的,通过比较理论值和实验测量结合,可以确定原子核电磁多极矩,对于研究同位素效应等也有重要意义。钐（Sm）原子位于镧系元素的中间位置,基态为[Xe]4f6s～7F,未满的4f壳层导致它的电子结构非常复杂,加上电子关联效应强,使得理论研究十分困难。在上世纪80年代***等人[1]在单组态近似下计算了镧系元素4f 6s组态系列的超精细结构系数,其结果与实验值符合较好。而之后***等人[2]的多组态计算结果反而与实验值相差较大。本工作

关键词：精细结构原子能级多组态理论研究

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Sm原子能级、光激发过程的MCDF理论研究

Sm原子能级、光激发过程的MCDF理论研究

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第五届全国计算原子与分子物理学术会议

作者：周福阳屈一至李冀光王建国中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

镧系元素具有非常复杂的电子结构,它的光谱在工业技术、天文学等领域上都有十分重要的应用。钐（Sm）原子位于镧系元素的中间位置,基组态为[Xe]4f6s,未满的4f壳层导致它的电子结构非常复杂,电子关联效应强,使得理论研究十分困难。目前... 详细信息

镧系元素具有非常复杂的电子结构,它的光谱在工业技术、天文学等领域上都有十分重要的应用。钐（Sm）原子位于镧系元素的中间位置,基组态为[Xe]4f6s,未满的4f壳层导致它的电子结构非常复杂,电子关联效应强,使得理论研究十分困难。目前对Sm原子能级、光激发过程的理论研究已有***[1]、***[2]等人的工作,但是结果与实验值有一定的差距。本文工作采用多组Dirac-Fock（MCDF）[3]方法,计算Sm原子基态和低激发态的能级和光跃迁过程。

关键词：原子能级光激发激发态电子关联效应理论研究

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特征线方法在平面冲击实验中的应用

特征线方法在平面冲击实验中的应用

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2014年全国固体力学学术大会

作者：潘昊吴子辉黄勇胡晓棉北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京 100088 中国工程物理研究院研究生部北京 100088 北京应用物理与计算数学研究所计算物理国家重点实验室北京 100088

平面冲击实验是研究材料高压物理的重要手段，伴随冲击加载后的绝热等熵卸载过程则可以提供更多材料的动态响应信息，包括准弹性、逆相变和损伤行为等。激光测速技术已被广泛应用于平面冲击实验研究中，该项技术能够获取材料加载与卸载...

平面冲击实验是研究材料高压物理的重要手段，伴随冲击加载后的绝热等熵卸载过程则可以提供更多材料的动态响应信息，包括准弹性、逆相变和损伤行为等。激光测速技术已被广泛应用于平面冲击实验研究中，该项技术能够获取材料加载与卸载过程的界面速度历史曲线，通过对待测样品窗口界面/自由面速度数据的分析与解读，可以得到材料在冲击加载/卸载下力学量的变化情况。相比其他拉格朗日分析方法和反向积分方法，特征线方法通过考虑反射波与入射波的相互作用，可更为合理的计算与分析待测材料窗口界面/自由面速度数据，从而获取材料在绝热卸载下的声速、屈服强度和粒子速度等的变化情况。通过对典型的阻抗差异较大材料(Ta/LiF)的速度剖面进行数值分析后，认为特征线方法获得的声速～粒子速度，应力～体应变关系等结果具有更高的精度。采用特征线方法对Sn材料的逆向碰撞冲击实验结果进行了分析，获取了更为丰富的Sn材料在冲击加载下的相变、屈服强度和卸载路径等信息。

关键词：

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非线性抛物型方程计算方法

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中国科学：数学 2013年第3期43卷 235-248页

作者：袁光伟岳晶岩盛志强沈隆钧北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

本文简要回顾非线性抛物型方程差分方法若干研究工作,包括周毓麟先生在该研究方向取得的部分研究成果,并对近年来相关的部分研究进展进行综述,展望拟开展的研究工作.

关键词：抛物型方程差分方法非线性

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原子激发态在高频强激光作用下的光电离研究

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物理学报 2013年第11期62卷 209-215页

作者：田原野郭福明曾思良杨玉军吉林大学原子与分子物理研究所长春130012 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能量密度物性数据中心北京100088

本文通过数值求解动量空间的三维含时薛定谔方程,研究了原子高激发态在高频激光脉冲作用下,在电离阈值附近的光电子能谱和两维动量角分布.研究结果表明:在该能量范围内,单光子电离过程的贡献是最主要的.体系初态的主量子数可以由光电子... 详细信息

本文通过数值求解动量空间的三维含时薛定谔方程,研究了原子高激发态在高频激光脉冲作用下,在电离阈值附近的光电子能谱和两维动量角分布.研究结果表明:在该能量范围内,单光子电离过程的贡献是最主要的.体系初态的主量子数可以由光电子能谱峰值的位置来确定;体系初态的角量子数可以通过光电子的两维动量角度分布确定.在比较宽泛的参数范围内,这一规律不随入射激光的强度和脉冲时间宽度的改变而改变,因此原则上可以利用它对原子的初态进行识别.此外,还研究了体系的初态为相干叠加态,光电子动量谱随着叠加态相对相位的变化规律.

关键词：阈上电离激发态高频激光脉冲两维动量角度分布

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基于网格整体重分的中心型ALE方法

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高压物理学报 2013年第3期27卷 352-360页

作者：刘妍申卫东田保林北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100094

给出了一种基于网格整体重分的中心型ALE方法,用于求解多介质大变形的可压缩流动问题。方法可在分区重分和整体重分之间切换,具有较强的适应性。通过静态和动态数值算例显示网格整体重分的效果,并将数值结果与分区重分的结果进行比较分... 详细信息

给出了一种基于网格整体重分的中心型ALE方法,用于求解多介质大变形的可压缩流动问题。方法可在分区重分和整体重分之间切换,具有较强的适应性。通过静态和动态数值算例显示网格整体重分的效果,并将数值结果与分区重分的结果进行比较分析,对非常复杂的计算区域体现了整体重分的优越性。

关键词： ALE方法网格重分方法重映方法 IACs方法 SIACs方法

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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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磁化等离子体环境对氢原子能级结构的影响

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物理学报 2013年第7期62卷 169-175页

作者：丁丁曾思良王建国屈世显陕西师范大学物理学与信息技术学院理论与计算物理研究所西安710062 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能量密度物性数据中心北京100088

本文通过非微扰求解薛定谔方程,研究了强磁场磁化的等离子体环境中的原子能级结构和辐射动力学过程.在较宽的磁场强度范围和等离子体屏蔽参数范围内,给出了氢原子基态以及低激发态的能级、辐射跃迁能量和振子强度等重要的原子参数,定量... 详细信息

本文通过非微扰求解薛定谔方程,研究了强磁场磁化的等离子体环境中的原子能级结构和辐射动力学过程.在较宽的磁场强度范围和等离子体屏蔽参数范围内,给出了氢原子基态以及低激发态的能级、辐射跃迁能量和振子强度等重要的原子参数,定量地描述了强磁场和等离子体屏蔽共同作用的综合效应.相关的结果有助于增进对极端环境下原子光谱结构的认识,在等离子体光谱诊断和天文光谱观测方面有一定的借鉴意义.

关键词：强磁场 CWDVR谱方法能级结构振子强度

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原子势对光电子发射谱的影响

原子势对光电子发射谱的影响

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第五届全国计算原子与分子物理学术会议

作者：田原野李苏宇魏珊珊郭福明曾思良陈基根杨玉军吉林大学原子与分子物理研究所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应用物理与计算数学研究所高能量密度物性数据中心台州学院物理与电子工程学院物理与材料工程系

随着超短强激光脉冲技术的快速发展,人们对激光与物质的相互作用规律的研究逐步深入,已经观察到了某些高阶非线性效应,包括阈上电离(ATI),高次谐波发射(HHG),非序列双电子电离等强场物理现象[1-4]。其中一个典型的非微扰物理现象就是AT... 详细信息

随着超短强激光脉冲技术的快速发展,人们对激光与物质的相互作用规律的研究逐步深入,已经观察到了某些高阶非线性效应,包括阈上电离(ATI),高次谐波发射(HHG),非序列双电子电离等强场物理现象[1-4]。其中一个典型的非微扰物理现象就是ATI。实验上,人们可以利用ATI光电子谱来测量入射激光脉冲的载波包络相位[5],也可以用来探测原子分子结构[6]。我们通过数值求解一维和三维含时薛定谔方程,系统的分析了原子势对阈上电离的影

关键词：原子势光电子发射谱阈上电离

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