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第十六届全国交叉科学会议

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国家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

自然界、国防与工业领域诸多问题的研究依托于复杂流体系统的建模与模拟。这类系统的物理建模、算法设计与特征分析均存在较强的挑战性。复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为与效应。在爆燃、爆轰等复杂过程中,化学... 详细信息

自然界、国防与工业领域诸多问题的研究依托于复杂流体系统的建模与模拟。这类系统的物理建模、算法设计与特征分析均存在较强的挑战性。复杂的受力与弛豫导致丰富、复杂的流动与热动非平衡行为与效应。在爆燃、爆轰等复杂过程中,化学反应引起的放热、压缩甚至冲击等过程的介入进一步加剧了系统行为的复杂程度。随着对非平衡相变、冲击、爆燃、爆轰等复杂物理过程认知需求的提高和对系统主要特征、粗线条行为的逐渐了解和掌握,系统内的各种微介观结构与非平衡效应当前正在成为人们日益关注的热点。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)正在成为爆轰等非平衡复杂流动过程的一种全新的动理学描述、建模、模拟和分析方法。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)从数学建模角度,DBM模型与传统流体模型的唯一差异就是使用离散Boltzmann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关系式。(3)DBM所提供的非平衡特征已经用于特征区域真实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、相变动理学研究中划分―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。(4)在爆轰波附近,黏性和热传导降低局域热动非平衡,但增强整体热动非平衡效应。

关键词：复杂流体非平衡动理学建模复杂物理场分析

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复杂流动过程的DBM动理学建模与模拟

复杂流动过程的DBM动理学建模与模拟

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第十四届全国物理力学学术会议

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

复杂流体系统的形式各异,广泛存在于自然界和工程物理等领域。基于Navier Stokes的传统宏观流体模型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上往往不能满足实际需求,因此包含大量微介观结构、复杂非平衡... 详细信息

复杂流体系统的形式各异,广泛存在于自然界和工程物理等领域。基于Navier Stokes的传统宏观流体模型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上往往不能满足实际需求,因此包含大量微介观结构、复杂非平衡行为的复杂流动系统的物理建模、算法设计与信息提取均存在较高的挑战性。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)正在成为冲击波、燃烧、流体不稳定性、相变等非平衡复杂流体系统的一种全新的动理学描述、建模、模拟和分析方法。本报告综述本课题组近年来在该领域的主要进展。内容重点体现:(1)从数学建模角度,DBM模型与传统流体模型的唯一差异就是用离散Boltzmann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的流体模型外加一个关于热动非平衡效应的粗粒化模型;(2)利用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分布函数的主要特征恢复、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;(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,研究结果可为现有程序或软件中宏观模型的改进(如修正项的构造)提供物理参考。

关键词：复杂流体非平衡动理学建模复杂物理场分析

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极大加代数矩阵的整特征向量

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应用数学学报 2015年第6期38卷 1086-1096页

作者：梅海娇张子龙陶跃钢河北师范大学数学与信息科学学院河北省计算数学与应用重点实验室石家庄050024

本文研究极大加代数矩阵的整特征向量.提出块整特征向量的概念,分别给出可约矩阵存在块整特征向量的充分必要条件和在一定条件下存在整特征向量的充分必要条件.提出广义整像算法,通过验证主对角线上的块矩阵确定矩阵(可约和不可约矩阵)... 详细信息

本文研究极大加代数矩阵的整特征向量.提出块整特征向量的概念,分别给出可约矩阵存在块整特征向量的充分必要条件和在一定条件下存在整特征向量的充分必要条件.提出广义整像算法,通过验证主对角线上的块矩阵确定矩阵(可约和不可约矩阵)的整特征向量.数值例子表明广义整像算法是伪多项式算法.

关键词：极大加代数可约矩阵整特征向量特征值算法

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一种高效原子嵌入势构建方法

一种高效原子嵌入势构建方法

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第十八届中国高压科学学术会议

作者：祝文军王昆胡望宇陈军中物院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室湖南大学材料科学与工程系

大规模分子动力学模拟在许多学科中有重要应用。但分子动力学模拟应用受限于有限的原子间相互作用势。利用分子动力学模拟材料在宽压范围内性质的关键是在基于现有条件快速构建和拟合出原子相互作用势及其参数。因此,原子相互作用势的... 详细信息

大规模分子动力学模拟在许多学科中有重要应用。但分子动力学模拟应用受限于有限的原子间相互作用势。利用分子动力学模拟材料在宽压范围内性质的关键是在基于现有条件快速构建和拟合出原子相互作用势及其参数。因此,原子相互作用势的构建和拟合方法尤其重要。原子间相互作用势形式构建出来后,其参数目前主要通过两种方法获得,一种是解析形式拟合,另一种是最近刚发展出来的多目标优化方法。解析形式相互作用势拟合效率远高于多目标优化方法,但

关键词：相互作用势分子动力学模拟构建方法

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一种新的面向普通用户的多值属性关联规则可视化挖掘方法

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电子学报 2015年第2期43卷 344-352页

作者：郭晓波赵书良王长宾陈敏河北师范大学数学与信息科学学院河北石家庄050024 河北省计算数学与应用重点实验室河北石家庄050024 河北师范大学移动物联网研究院河北石家庄050024

针对传统关联规则可视化挖掘方法不利于处理多值属性数据、缺乏展现数据间的频繁模式和关联模式以及效率低下等问题,提出了基于KAF因子和CHF因子的Apriori改进算法进行多值属性关联规则挖掘,实现了一种新的基于概念格的多值属性关联规... 详细信息

针对传统关联规则可视化挖掘方法不利于处理多值属性数据、缺乏展现数据间的频繁模式和关联模式以及效率低下等问题,提出了基于KAF因子和CHF因子的Apriori改进算法进行多值属性关联规则挖掘,实现了一种新的基于概念格的多值属性关联规则可视化方法.运用概念格理论对多值属性数据进行了重新定义和分类,建立了较为完整的挖掘过程参数调整策略,方便用户选择关键属性值进行规则挖掘分析,提高了算法运行速度和挖掘效率.以概念格结构将多值数据组织起来,实现了对频繁项集的可视化展示,以及关联规则的多模式可视化展示.实验结果表明,改进后的挖掘算法具有更好的性能,所提出的可视化形式和已有成果相比具有良好的展现效果.

关键词：多值属性概念格关联规则可视化挖掘

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多相复杂流体中非平衡效应的数值模拟与理论解析:基于离散Boltzmann方法

多相复杂流体中非平衡效应的数值模拟与理论解析:基于离散Boltzma...

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中国物理学会2016年秋季会议

作者：甘延标许爱国张广财赖惠林北华航天工业学院廊坊 065000 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 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 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 福建师范大学数学和计算机科学学院福州 350007

多相复杂流体的特点之一是系统内复杂的受力与丰富的弛豫，而这必然导致千姿百态、丰富多彩的流动(hydrodynamic)与热动(thermodynamic)非平衡行为与效应，很多情况下无法精确地予以描述或解析。本工作通过Chapman-Enskog多尺度展开理...

多相复杂流体的特点之一是系统内复杂的受力与丰富的弛豫，而这必然导致千姿百态、丰富多彩的流动(hydrodynamic)与热动(thermodynamic)非平衡行为与效应，很多情况下无法精确地予以描述或解析。本工作通过Chapman-Enskog多尺度展开理论推导了多相流系统中非平衡效应的解析表达式，确定了完备描述非平衡所需要离散平衡态分布函数满足的动理学矩关系，发现共有30个独立分量。

关键词：

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激光驱动强流电子束产生和控制

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强激光与粒子束 2015年第3期27卷 1-15页

作者：蔡洪波周沧涛贾青吴思忠何民卿曹莉华陈默张华刘杰朱少平贺贤土北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京大学应用物理与技术中心高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871

在惯性约束聚变(ICF)电子束快点火物理方案中,需要超强拍瓦激光脉冲驱动MeV能量的强流电子束,并沉积数十kJ能量到压缩氘氚芯区。强流电子束的束流品质是影响点火成功的关键因素之一,为深入了解强流电子束产生物理过程,研制成了三维高性... 详细信息

在惯性约束聚变(ICF)电子束快点火物理方案中,需要超强拍瓦激光脉冲驱动MeV能量的强流电子束,并沉积数十kJ能量到压缩氘氚芯区。强流电子束的束流品质是影响点火成功的关键因素之一,为深入了解强流电子束产生物理过程,研制成了三维高性能、适应上万CPU核规模的并行粒子模拟程序,并开展了大规模数值模拟研究,探索了强流电子束的产生机制和输运规律。回顾了近几年来快点火研究团队围绕强流电子束产生和控制开展的研究,介绍了导致束流品质差的两大物理原因:预等离子体效应和束流不稳定性磁场的随机散射。针对这两个物理原因,提出了四种提高强流电子束品质的方法:(1)双层金锥靶减弱预等离子体的负面效应;(2)输运丝产生环向磁场准直强流电子束;(3)外加磁场导引强流电子束提高耦合效率;(4)抑制束流不稳定性以降低随机磁场对电子束流的散射。

关键词：惯性约束聚变快点火高品质强流电子束预等离子体束流不稳定性

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MFCAV近似Riemann解法器在相容拉氏方法中的熵条件分析

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计算数学 2015年第3期37卷 286-298页

作者：刘妍田保林申卫东茅德康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 上海大学数学系上海200436

对基于MFCAV(Multi Fluid Channel on Averaged Volume)近似Riemann解法器的相容拉氏方法的熵条件进行了分析.结果表明与满足声学形式Riemann解法器的熵不同,前者只能在每个网格边界左、右两侧网格的熵随时间变化的和保证大于零,即能保... 详细信息

对基于MFCAV(Multi Fluid Channel on Averaged Volume)近似Riemann解法器的相容拉氏方法的熵条件进行了分析.结果表明与满足声学形式Riemann解法器的熵不同,前者只能在每个网格边界左、右两侧网格的熵随时间变化的和保证大于零,即能保证整体熵增,但不保证传统意义上的在每个网格中的熵增;而后者不仅保证整体熵增,而且还满足传统意义上的熵增.因此MFCAV的熵增相对声学形式解法器而言要弱一些,由此表明其熵增可能要小些,使得格式的耗散可能要小些.数值算例也验证了分析的正确性.

关键词：熵条件 MFCAV近似Riemann解法器相容拉氏方法

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统一气体运动学方法对Rayleigh-Taylor不稳定性前期的二维数值模拟研究

统一气体运动学方法对Rayleigh-Taylor不稳定性前期的二维数值模...

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第九届全国流体力学学术会议

作者：于亚群田宝林刘娜中国工程物理研究院研究生院计算物理重点实验室北京应用物理与计算数学研究所高性能数值模拟软件中心

统一气体运动学方法(Unified gas kinetic scheme,UGKS)是一种可以用于模拟流场中同时存在连续流区域和稀薄流区域的流体流动情况的基于波耳兹曼(Boltzmann)方程的数值算法。UGKS方法介于基于宏观守恒律的方法和基于微观分子动力学的方... 详细信息

统一气体运动学方法(Unified gas kinetic scheme,UGKS)是一种可以用于模拟流场中同时存在连续流区域和稀薄流区域的流体流动情况的基于波耳兹曼(Boltzmann)方程的数值算法。UGKS方法介于基于宏观守恒律的方法和基于微观分子动力学的方法之间。UGKS方法的控制方程为将玻尔兹曼方程的碰撞项线性化的BGK(Bhatnagar-Gross-Krook)模型方程。不同于使用迎风等格式在网格界面处估值流通量,UGKS方法通过积分在一个时间步长内界面处的随时间发展的气体分布函数来得到网格界面处的流通量。本文采用UGKS方法对瑞利泰勒不稳定性(Rayleigh-Taylor Instability,RTI)前期进行二维数值模拟,用UGKS方法来捕捉RTI问题中流体界面处的流动结构,对比有限体积格式数值模拟结果,分析RTI不稳定性问题发生初期的混合区域结构的演化。

关键词： UGKS 玻尔兹曼方程瑞利泰勒不稳定性

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铈高压相变的LDA+G方法研究

铈高压相变的LDA+G方法研究

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第十八届中国高压科学学术会议

作者：田明锋宋海峰戴希北京应用物理与计算数学研究所北京凝聚态物理国家重点实验室中国科学院物理研究所

LDA+G(LDA+Gutzwiller)方法是一种第一性原理强关联理论方法,由基于密度泛函理论的LDA近似与Gutzwiller变分法结合而成,该方法通过Gutzwiller变分法处理关联电子间的在位库伦作用,并对电子在不同格点间移动的动能进行重整化,从而能够较... 详细信息

LDA+G(LDA+Gutzwiller)方法是一种第一性原理强关联理论方法,由基于密度泛函理论的LDA近似与Gutzwiller变分法结合而成,该方法通过Gutzwiller变分法处理关联电子间的在位库伦作用,并对电子在不同格点间移动的动能进行重整化,从而能够较准确的描述强关联材料中的关联效应。采用该方法研究了金属铈在高压下的热力学稳定相,得到铈在中等压强范围(十几GPa范围)的稳定相为α″相(变形的体心四方结构),其它相包括α′相(α-U结构)、α相(面心立方结

关键词：高压相变 LDA+G

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