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中国核学会2015年学术年会

作者：许爱国张广财甘延标蔚喜军北京应用物理与计算数学研究所国家级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(中国科学院理论北京应用物理与计算数学研究所国家级计算物理重点实验室北京100088 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 北华航天工业学院河北廊坊065000 北京应用物理与计算数学研究所国家级计算物理重点实验室北京100088

本文借助离散玻尔兹曼方程构建液气二相流系统的非平衡相变模型.通过该模型,人们可以同时研究二相流系统的动力学非平衡与相变动理学过程中的热力学非平衡.讨论了测量系统热力学非平衡程度的方案以及研究结果对宏观流体建模的贡献.

关键词：液气二相流系统热力学非平衡相变模型离散玻尔兹曼方程

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离散玻尔兹曼方法在燃烧方面的应用

离散玻尔兹曼方法在燃烧方面的应用

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中国物理学会2015年秋季会议

作者：林传栋许爱国张广财李英骏中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 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

燃烧问题与人类生活息息相关，值得深入研究。在燃烧过程，化学反应释放出大量热能，物理系统表现出复杂的流体行为和热力学行为，如流体不稳定性(如Kelvin–Helmholtz不稳定性、Richtmyer-Meshkov不稳定性)、热力学非平衡行为等。

关键词：离散玻尔兹曼方法燃烧爆轰不稳定性非平衡效应

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化学反应速率对爆轰特性的影响研究—基于离散Boltzmann模型

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凝聚态物理学进展 2015年第3期4卷 85-92页

作者：张玉东许爱国张广财祝成民北京航空航天大学宇航学院北京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) 北京爆炸科学与技术国家重点实验室(北京理工大学) 北京

基于我们课题组以前提出的高速可压LBGK模型[Gan, Xu, Zhang, Yang, EPL 103 (2013) 24003],发展了一个适用于模拟爆轰问题的离散Boltzmann模型。化学反应率模型采用只保留增长项的Lee模型。基于新构建的模型,模拟了不同反应速率的爆轰... 详细信息

基于我们课题组以前提出的高速可压LBGK模型[Gan, Xu, Zhang, Yang, EPL 103 (2013) 24003],发展了一个适用于模拟爆轰问题的离散Boltzmann模型。化学反应率模型采用只保留增长项的Lee模型。基于新构建的模型,模拟了不同反应速率的爆轰情形,找到了一个临界反应速率。当反应速率等于临界反应速率时,模拟的结果与CJ理论值符合较好。当反应速率低于临界反应速率时,爆轰波的波结构中会出现von-Neumann峰,之后从峰值点过渡到稳态,稳态为CJ爆轰状态。当反应速率高于临界反应速率时,爆轰波会以高于CJ爆轰波速的速度向前传播,稳态为弱爆轰状态。

关键词：离散玻尔兹曼模型爆轰反应率模型

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爆轰问题的一个高效二维离散玻尔兹曼模型

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凝聚态物理学进展 2015年第3期4卷 102-111页

作者：林传栋许爱国张广财李英骏中国矿业大学(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) 北京爆炸科学与技术国家重点实验室(北京理工大学) 北京

本文构建了多松弛时间离散玻尔兹曼模型,并使用该模型模拟爆轰现象。相对于我们之前的一个模型[Xu A., Lin C., Zhang G., Li Y., Phys. Rev. E 91 (2015) 043306],本模型在模拟有化学反应或无化学反应流体系统时的计算效率更高。这是... 详细信息

本文构建了多松弛时间离散玻尔兹曼模型,并使用该模型模拟爆轰现象。相对于我们之前的一个模型[Xu A., Lin C., Zhang G., Li Y., Phys. Rev. E 91 (2015) 043306],本模型在模拟有化学反应或无化学反应流体系统时的计算效率更高。这是因为前者使用了24个离散速度,而本模型只使用16个。在模拟部分高马赫物理系统时,本模型表现出更高的数值稳定性。使用该模型,本文分四种情况模拟了爆轰波激发的Richtmyer-Meshkov不稳定性问题。当爆轰波由反应物传向另一种较轻的不反应的物质时,由于突然失去能量补充,温度急剧下降,在物质界附近将会出现一层高密区域。

关键词：离散玻尔兹曼模型爆轰波 Richtmyer-Meshkov不稳定性非平衡效应

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人工规范场中冷原子气体的薛定谔方程的格点规范差分算法

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山西大学学报(自然科学版) 2014年第1期37卷 77-81页

作者：叶冲张华中国工程物理研究院研究生部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大学应用物理与技术研究中心高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室

对于空间不均匀的人工规范场,由于位置和动量耦合在一起,冷原子物理中常用的时间分裂谱方法将不再适用。为了计算空间不均匀的人工规范场中的冷原子动力学行为,这里给出人工规范场中冷原子气体的薛定谔方程的差分算法,在我们的算法中人... 详细信息

对于空间不均匀的人工规范场,由于位置和动量耦合在一起,冷原子物理中常用的时间分裂谱方法将不再适用。为了计算空间不均匀的人工规范场中的冷原子动力学行为,这里给出人工规范场中冷原子气体的薛定谔方程的差分算法,在我们的算法中人工规范场使得动能项的差分出现和人工规范场的联结函数,在文中分别就阿贝场和非阿贝场用待定系数法和格点规范理论给出了处在人工规范场中的冷原子气体的薛定谔方程的格点规范差分格式。我们先以最简单的U(1)的虚拟阿贝规范场为例,用两种方法分别给出相同的差分形式。对于更为复杂的SU(N),我们以SU(2)为例用两种方法给出了差分形式。然后用所得到的差分格式计算了冷原子物理中一个很典型的现象自旋霍尔效应。

关键词：冷原子人工规范场差分算法

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金属材料内孔洞的拉伸变形与贯通前期行为

金属材料内孔洞的拉伸变形与贯通前期行为

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第六届全国强动载效应及防护学术会议暨2014年复杂介质/结构的动态力学行为创新研究群体学术研讨会

作者：许爱国张广财北京应用物理与计算数学研究所国家级计算物理重点实验室

使用物质点方法模拟研究了动态拉伸条件下金属材料内孔洞的变形过程与贯通前期的动力学特征,重点关注了粒子速度场、压强场和温度场。研究表明,在原孔洞下方出现反向高速粒子速度区域、整体稀疏波扫过区域出现局域较小负压甚至正压是典... 详细信息

使用物质点方法模拟研究了动态拉伸条件下金属材料内孔洞的变形过程与贯通前期的动力学特征,重点关注了粒子速度场、压强场和温度场。研究表明,在原孔洞下方出现反向高速粒子速度区域、整体稀疏波扫过区域出现局域较小负压甚至正压是典型的孔洞效应;左右相邻小孔之间通过各级等压面逐渐连通来实现相互作用与贯通。孔洞的拉伸变形表现出阶段性。在拉伸初期缓慢增长阶段过后,孔洞体积、横向和纵向(拉伸方向)最大尺寸都随时间近似线性增长,直到整体稀疏波到达上自由表面为止;与纵向最大尺寸增长速率相比,横向增长率更大。体积线性增长率与初始拉伸速度成正比。在整体拉伸波扫过孔洞之后,孔洞上方的正向最大粒子速度和孔洞下方的反向最大粒子速度都随初始拉伸速度成对数增长。

关键词：拉伸强度粒子速度拉伸速度拉伸变形等值面稀疏波金属材料

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

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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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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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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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