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2016第八届全国计算物理会议

作者：袁光伟北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

实际应用中需要对非平衡辐射问题进行精密化数值模拟,他们涉及两温、三温热传导以及多群扩散和输运等模型。为得到高精度且具有物理意义的数值解,需要掌握和理解这些数学模型解的基本性质,并以此为基础,设计出保持重要数学性质的计算方... 详细信息

实际应用中需要对非平衡辐射问题进行精密化数值模拟,他们涉及两温、三温热传导以及多群扩散和输运等模型。为得到高精度且具有物理意义的数值解,需要掌握和理解这些数学模型解的基本性质,并以此为基础,设计出保持重要数学性质的计算方法。本报告将简要介绍非平衡辐射问题的理论与计算方法的研究现状和进展。

关键词：非平衡辐射离散方法

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炸药事故反应烈度转化的主控机制

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含能材料 2016年第7期24卷 622-624页

作者：胡海波郭应文傅华李涛尚海林李金河文尚刚喻虹中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室四川绵阳621999 中国工程物理研究院化工材料研究所安全弹药中心四川绵阳621999 北京应用物理与计算数学研究所北京100086

炸药安全性研究，一方面，是基于炸药生产过程和弹药勤务操作安全需求，关注各类意外刺激条件下引发持续反应点火的下限门槛条件；另一方面，是针对事故最大风险预测及对事故反应烈度增长敏感因素认知、源头控制需求，关注炸药中因摩擦... 详细信息

炸药安全性研究，一方面，是基于炸药生产过程和弹药勤务操作安全需求，关注各类意外刺激条件下引发持续反应点火的下限门槛条件；另一方面，是针对事故最大风险预测及对事故反应烈度增长敏感因素认知、源头控制需求，关注炸药中因摩擦、局域变形温升或火烧引发的低烈度燃烧等级反应点火起始后，受哪些因素主导，经由何种机制和过程，可能转化为高烈度等级反应（High Explosive Violent Reaction，HEVR）乃至爆轰。对事故点火及烈度演化过程物理机制的解读，应重点将事故演化过程中如下因素和环节纳入关注范围：

关键词：炸药安全性等级反应物理机制高烈度事故转化主控炸药生产过程

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超高面板堆石坝面板挤压破损机制探讨及热-力强耦合非线性接触数值模拟

超高面板堆石坝面板挤压破损机制探讨及热-力强耦合非线性接触数...

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中国大坝工程学会2017学术年会

作者：周墨臻王景焘李杨王杰张丙印田荣中物院高性能数值模拟软件中心北京应用物理与计算数学研究所北京 100088 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京 100084

近年来,国内外一批超高面板堆石坝在建成蓄水后集中出现了面板沿纵缝的挤压破损现象.工程实践经验表明,面板的挤压破损已经逐渐成为影响高面板堆石坝安全的关键问题.深入研究该问题的发生机制及防治措施,尤其是发展相应的数值模拟方法,... 详细信息

近年来,国内外一批超高面板堆石坝在建成蓄水后集中出现了面板沿纵缝的挤压破损现象.工程实践经验表明,面板的挤压破损已经逐渐成为影响高面板堆石坝安全的关键问题.深入研究该问题的发生机制及防治措施,尤其是发展相应的数值模拟方法,对于指导后续同类型工程的设计、施工及安全评价等方面具有重要意义.本文总结分析了多座面板坝工程中发生的面板挤压破损现象及特征,揭示了非线性接触效应可能起到的重要作用.基于对偶mortar元,发展了一套可合理模拟接触界面非连续变形以及处理非协调网格界面的非线性接触计算方法,克服了常用的接触面单元方法难以合理模拟较大非连续变形的不足,避免了罚函数法的矩阵病态问题及Lagrange乘子法的鞍点问题.针对面板纵缝这类细长型接触界面,提出了混合切向接触约束方法,避免了算法发散现象.针对使用软填缝料填充纵缝的情形,完成了轴向挤压试验,提出了软缝挤压模型,发展了基于摄动Lagrange乘子法的软缝接触计算方法.在高性能计算力学共性层PANDA_Cola的软件架构体系内,实现了可模拟复杂多体系统三维大滑移摩擦接触问题的并行计算模块,发展了可考虑施工蓄水、土体本构(含流变)、混凝土温度膨胀效应等的土石坝数值模拟软件模块.针对天生桥一级面板堆石坝,开展了包括热-力强耦合以及非线性接触分析等复杂力学过程的大规模并行数值模拟,揭示了面板转动挤压效应和夏季高温是导致发生挤压破损的重要原因,同时表明面板软缝处理措施可具有较好的防治效果.

关键词：超高面板堆石坝面板挤压破损机制非线性接触热-力强耦合

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高应变率压缩下纳米孔洞对金属铝塑性变形的影响研究

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物理学报 2015年第17期64卷 1-8页

作者：第伍旻杰胡晓棉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

本文利用分子动力学模拟方法研究了含纳米孔洞金属铝在[110]晶向高应变率单轴压缩下弹塑性变形的微观过程.对比单孔洞和完整单晶的模型,讨论了多孔金属的应力应变关系及其位错发展规律.研究结果表明,对于多孔模型的位错积累过程,位错密... 详细信息

本文利用分子动力学模拟方法研究了含纳米孔洞金属铝在[110]晶向高应变率单轴压缩下弹塑性变形的微观过程.对比单孔洞和完整单晶的模型,讨论了多孔金属的应力应变关系及其位错发展规律.研究结果表明,对于多孔模型的位错积累过程,位错密度随应变的增加可大致分为两个线性阶段.由同一个孔洞生成的位错在相互靠近过程中,其滑移速度越来越小;随着位错继续滑移,源自不同孔洞的位错之间开始交叉相互作用导致应变硬化.达到流变峰应力之后又由于位错密度增殖速率升高发生软化.当应变增加到11.8%时,所有孔洞几乎完全坍缩,并观察到在此过程中有棱位错生成.

关键词：分子动力学纳米孔洞纳米多孔位错

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磁场诱导跃迁用于日冕磁场探测的研究

磁场诱导跃迁用于日冕磁场探测的研究

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第十九届全国原子与分子物理学术会议

作者：杨洋李冀光李文显肖君沈扬路迪姚科王新成魏宝仁 R.Hutton 邹亚明上海市邯郸路220号复旦大学现代物理研究所 200433 上海市邯郸路220号应用离子束教育部重点实验室 200433 北京市海淀区花园路六号北京应用物理与计算数学研究所 100088

对日冕磁场的探测是太阳物理的一个焦点问题,对日冕磁场的含时探测仍然是一个挑战。限于原理和设备的限制,尚未有卫星实施针对日冕磁场的具有较大自由度的空基探测。在对磁场诱导跃迁(MIT)的研究中[1],本研究组在类氯等电子系中发现Fe9...

对日冕磁场的探测是太阳物理的一个焦点问题,对日冕磁场的含时探测仍然是一个挑战。限于原理和设备的限制,尚未有卫星实施针对日冕磁场的具有较大自由度的空基探测。在对磁场诱导跃迁(MIT)的研究中[1],本研究组在类氯等电子系中发现Fe9+离子具有一组能量间隔极小的精细能级3s23p43d4D7/2和3s23p43d4D5/2,其混合后可以产生4D7/2到3s23p52P3/2的MIT(图中为B跃迁)。

关键词：

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非平衡化学反应流系统的动理学建模与模拟

非平衡化学反应流系统的动理学建模与模拟

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第九届全国流体力学学术会议

作者：许爱国张广财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应用物理与计算数学研究所

非平衡化学反应流广泛于自然界和工程物理等领域。因为基于Navier-Stokes的传统宏观流体建摸不足以描述系统内极其复杂的非平衡行为,而微观粒子模拟在时间和空间尺度方面往往又不能实际需求,所以包含大量微介观结构、复杂非平衡行为的... 详细信息

非平衡化学反应流广泛于自然界和工程物理等领域。因为基于Navier-Stokes的传统宏观流体建摸不足以描述系统内极其复杂的非平衡行为,而微观粒子模拟在时间和空间尺度方面往往又不能实际需求,所以包含大量微介观结构、复杂非平衡行为的化学反应流系统的物理建模、算法设计与信息提取均存在较强的挑战性!因为非平衡统计力学是联系微观运动规律和宏观运动规律的桥梁,所以在Boltzmann方程基础上经过两次重要的粗粒化物理建模得到的离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)正在成为燃烧等非平衡、复杂化学反应流系统的一种全新的动理学描述方法、建模方法和分析方法。本报告综述我们课题组近年来在这一领域的主要进展。内容重点体现:(1)从数学建模型角度,DBM模型与传统流体模型的唯一差异就是使用离散Boltzm方程取代原来的Navier--Stokes方程;但从物理建模角度,一个DBM模型相当于一个传统流体模型外加一个关于热动非平衡效应的粗粒化模型。(2)通过DBM提供的信息,可以建立"无组织动量流"、"无组织能量流"、化学反应速率与熵增率之间的解析关系式。(3)DBM所提供的非平衡特征已经用于特征区域真是分布函数主要特征的恢复、复杂流体系统内各种界面的物理甄别与追踪、相变研究中划分"亚稳相分解"和"相畴增长"两个阶段的物理判据、Rayleigh-Taylor不稳定性研究中划分可压效应两个阶段的物理判据,等等。(4)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：化学反应流动理学模型 Boltzmann方程非平衡

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非结构多面体二阶局部保界全局重映算法

非结构多面体二阶局部保界全局重映算法

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2016第八届全国计算物理会议

作者：徐喜华陈艺冰刘娜北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京应用物理与计算数学研究所中物院高性能数值模拟软件中心

提出一种三维非结构多面体二阶保界全局重映算法。在旧网格上选取模板利用最小二乘构造插值多项式,采用凸包算法计算多面体相交部分,最后使用局部保界修正技术修补重映后的越界量。多项数值实验表明这种格式同时具有高精度、高分辨率和... 详细信息

提出一种三维非结构多面体二阶保界全局重映算法。在旧网格上选取模板利用最小二乘构造插值多项式,采用凸包算法计算多面体相交部分,最后使用局部保界修正技术修补重映后的越界量。多项数值实验表明这种格式同时具有高精度、高分辨率和高效率的特点。

关键词：全局重映局部保界算法多面体求交贡献网格方法

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三维非结构多面体二阶局部保界全局重映算法

三维非结构多面体二阶局部保界全局重映算法

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2016第八届全国计算物理会议

作者：陈艺冰刘娜徐喜华北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京应用物理与计算数学研究所中物院高性能数值模拟软件中心

本文提出了一类适用于任意非结构多面体网格的二阶局部保界全局重映算法。该算法分为网格内物理量的多项式重构、搜索"贡献"网格、凸多面体求交、物理量的局部保界修正四个部分。采用最小二乘法的思想构造了网格内物理量的梯... 详细信息

本文提出了一类适用于任意非结构多面体网格的二阶局部保界全局重映算法。该算法分为网格内物理量的多项式重构、搜索"贡献"网格、凸多面体求交、物理量的局部保界修正四个部分。采用最小二乘法的思想构造了网格内物理量的梯度,基于八叉树原理快速搜索"贡献"网格,利用凸包算法计算任意相交多面体的重叠区域,最后使用局部保界方法对越界单元进行修补。多项数值实验表明此算法具有高精度、局部保界、高效率的特点。

关键词：非结构多面体

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扩散方程的有限方向差分方法（英文）

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计算物理 2015年第6期32卷 649-661页

作者：吕桂霞孙顺凯北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

研究二维散乱点集上数值求解非线性扩散方程的有限方向差分方法。利用五个邻点信息构造具有最小模板的离散格式,并且离散系数具有显式表达式。另外,利用五点公式获得了间断问题物质界面的离散格式,该格式对界面流的计算具有近似二阶精... 详细信息

研究二维散乱点集上数值求解非线性扩散方程的有限方向差分方法。利用五个邻点信息构造具有最小模板的离散格式,并且离散系数具有显式表达式。另外,利用五点公式获得了间断问题物质界面的离散格式,该格式对界面流的计算具有近似二阶精度。不同计算区域及不同类型的离散点集上的计算结果验证了方法的有效性。

关键词：无网格有限方向差分方法非线性扩散方程多介质界面最小模板

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松弛方法在计算凝聚炸药爆轰问题中的应用

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爆炸与冲击 2015年第6期35卷 785-791页

作者：陈秋阳于明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京100094

利用松弛近似,将非线性的凝聚炸药爆轰控制方程转化为线性的松弛方程组,并采用五阶WENO格式和五阶线性多步显隐格式对线性松弛方程组进行空间方向和时间方向的离散,由此建立具有高精度和高分辨率性质的计算凝聚炸药爆轰的松弛方法。建... 详细信息

利用松弛近似,将非线性的凝聚炸药爆轰控制方程转化为线性的松弛方程组,并采用五阶WENO格式和五阶线性多步显隐格式对线性松弛方程组进行空间方向和时间方向的离散,由此建立具有高精度和高分辨率性质的计算凝聚炸药爆轰的松弛方法。建立的松弛方法可以避免求解Riemann问题及计算非线性通量的Jacobi矩阵,同时无需分裂处理反应源项。通过对凝聚炸药的平面一维定常爆轰波结构及球面一维聚心、散心爆轰起爆和传播过程的数值模拟,验证了所建立的松弛方法能够很好地计算凝聚炸药爆轰问题。

关键词：爆炸力学松弛方法高分辨格式凝聚炸药爆轰波

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