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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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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... 详细信息

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：复杂多相流相流离散Boltzmann模型热动非平衡效应

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蜂窝结构瞬态传热性能仿真研究

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导弹与航天运载技术 2015年第1期 88-91页

作者：李亚男刘鑫刘佳琪王明亮贺志宏试验物理与计算数学国家级重点实验室北京100076 哈尔滨工业大学哈尔滨150001

基于蒙特卡罗法(MCM)建立蜂窝结构瞬态传热仿真模型,进行了蜂窝结构隔热性能的数值模拟,重点研究蜂窝腔内不同表面发射率对其传热性能的影响。研究结果表明,在空间低温环境条件下,通过减小蜂窝腔内表面平均发射率可以使蜂窝结构材料具... 详细信息

基于蒙特卡罗法(MCM)建立蜂窝结构瞬态传热仿真模型,进行了蜂窝结构隔热性能的数值模拟,重点研究蜂窝腔内不同表面发射率对其传热性能的影响。研究结果表明,在空间低温环境条件下,通过减小蜂窝腔内表面平均发射率可以使蜂窝结构材料具有更好的隔热性能,其中,蜂窝腔内顶面、底面发射率对蜂窝隔热性能的影响大于侧面发射率的影响。

关键词：蜂窝发射率仿真

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空间红外探测系统外部杂散光分析与抑制

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激光与红外 2015年第2期45卷 185-188页

作者：李建华李志峰刘佳琪张力刘雪梅试验物理与计算数学国家级重点实验室北京100076 第二炮兵装备研究院北京100085

为降低视场外太阳辐射对空间红外探测系统的影响,对系统的遮光罩和挡光环进行了设计与优化。在ZEMAX软件下,建立了光机结构分析模型,采用非序列模式下的光线追迹方法,计算了视场外太阳辐射经镜筒表面及透镜表面的多次散射或反射到达探... 详细信息

为降低视场外太阳辐射对空间红外探测系统的影响,对系统的遮光罩和挡光环进行了设计与优化。在ZEMAX软件下,建立了光机结构分析模型,采用非序列模式下的光线追迹方法,计算了视场外太阳辐射经镜筒表面及透镜表面的多次散射或反射到达探测器表面的杂散光辐照度。根据计算结果对遮光罩和挡光环的参数进行了优化,使得杂散光抑制水平满足系统要求。

关键词：红外探测系统杂散光分析遮光罩设计光线追迹

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一种红外焦平面探测器总剂量辐照效应试验方法

一种红外焦平面探测器总剂量辐照效应试验方法

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2016年第二届全国辐射物理学术交流会会议

作者：李志峰陈灏牛振红张力吴昕试验物理与计算数学国家级重点实验室北京9200信箱76分箱7号 100076 中国运载火箭技术研究院北京9200信箱31分箱 100076

红外焦平面探测是空间探测载荷的关键器件之一，受到空间辐射化境影响，将导致其性能参数的退化，将影响探测器件效能的发挥。在地面总剂量效应试验中，由于受黑体体积、成本等因素影响，难以在辐照场内提供有效的均匀观测场景，导致不... 详细信息

红外焦平面探测是空间探测载荷的关键器件之一，受到空间辐射化境影响，将导致其性能参数的退化，将影响探测器件效能的发挥。在地面总剂量效应试验中，由于受黑体体积、成本等因素影响，难以在辐照场内提供有效的均匀观测场景，导致不能对红外焦平面探测器进行在线连续测试。本文提出了一种低成本的微小型均匀辐射场景生成方法，并基于试验流程的优化，实现辐照效应参数的在线快速获取，可对红外焦平面探测器的主要探测性能进行连续在线测试，获取不同剂量下器件退化规律的获取。

关键词：红外焦平面探测器总剂量辐照效应在线测量

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大气层外主动防御三维自适应滑模制导律

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系统工程与电子技术 2015年第2期37卷 365-371页

作者：邹昕光周荻杜润乐刘佳琪哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001 试验物理与计算数学国家级重点实验室北京100076

针对提高弹道导弹中段突防成功概率问题,提出了主动防御滑模自适应制导律。首先,推导出目标、拦截导弹和防御导弹的三维相对运动方程。其次,基于三角拦截制导策略,利用Lyapunov稳定性理论设计了主动防御滑模自适应制导律(active defense... 详细信息

针对提高弹道导弹中段突防成功概率问题,提出了主动防御滑模自适应制导律。首先,推导出目标、拦截导弹和防御导弹的三维相对运动方程。其次,基于三角拦截制导策略,利用Lyapunov稳定性理论设计了主动防御滑模自适应制导律(active defense adaptive sliding mode guidance law,AD-ASMG)。该制导律能同时达到两个制导目标:防御导弹处在目标和拦截导弹视线上,保持三点共线;零化防御导弹对拦截导弹的视线转率。最后,针对开关式轨控发动机推力大小不可调节的问题,考虑了发动机动态特性,设计了精确的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制方法,获得可变的等效力,适应制导指令变化的要求。六自由度仿真结果表明了该制导律的有效性。

关键词：主动防御制导律滑模变结构控制脉冲宽度调制

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一般性瑞利-泰勒流动的混合宽度演化

一般性瑞利-泰勒流动的混合宽度演化

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第九届全国流体力学学术会议

作者：张又升田保林何志伟高福杰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

在引入对称性因子和线性速度梯度变化假设基础上,我们利用质量守恒、动量守恒和牛顿第二定律建立了一个可预测任意密度比和一般加速历史下瑞利-泰勒不稳定性后期混合宽度h演化的常微分方程(这里h表示重（轻）流体混入轻（重）流体的混... 详细信息

在引入对称性因子和线性速度梯度变化假设基础上,我们利用质量守恒、动量守恒和牛顿第二定律建立了一个可预测任意密度比和一般加速历史下瑞利-泰勒不稳定性后期混合宽度h演化的常微分方程(这里h表示重（轻）流体混入轻（重）流体的混合宽度),其正确性被大量实验确认并预言:h相对于h的演化具有更大的不确定性,这与已有实验观察一致。

关键词：变加速历史任意密度比瑞利-泰勒不稳定性守恒性原理

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主动防御非奇异终端滑模协同制导律

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兵工学报 2015年第3期36卷 475-483页

由于在大气层外突防的弹道导弹机动能力很小易被导弹防御系统拦截,因此研究提高突防概率的有效手段具有重要的实用价值。提出基于主动防御方式的分阶段非奇异终端滑模协同制导律,防御导弹的制导过程分为阶段1和阶段2两个阶段。阶段1设... 详细信息

由于在大气层外突防的弹道导弹机动能力很小易被导弹防御系统拦截,因此研究提高突防概率的有效手段具有重要的实用价值。提出基于主动防御方式的分阶段非奇异终端滑模协同制导律,防御导弹的制导过程分为阶段1和阶段2两个阶段。阶段1设计基于视线三角制导策略的制导律,防御导弹将自身控制在目标和拦截导弹的视线上,能有效降低防御导弹需用过载,对相对运动模型进行近似,带来的误差比较小;阶段2设计零化视线转率策略的制导律,使用更加精确的相对运动模型,避免了阶段1近似建模在制导后期带来的较大误差。仿真计算结果验证了该制导律的有效性。

关键词：控制科学与技术制导律有限时间收敛非奇异终端滑模控制脉冲宽度调制

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非平衡化学反应流系统的离散Boltzmann建模与模拟与分析

非平衡化学反应流系统的离散Boltzmann建模与模拟与分析

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中国物理学会2016年秋季会议

作者：许爱国张广财张玉东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 中国工程物理研究院研究生院北京 10 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院北京 100088 中国工程物理研究院研究生院北京 100088

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... 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！

关键词：非平衡系统化学反应流复杂物理场分析

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非等温相分离的热传导、黏性和Prandtl数效应:格子Boltzmann模拟与理论分析

非等温相分离的热传导、黏性和Prandtl数效应:格子Boltzmann模拟...

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中国核学会2015年学术年会

作者：甘延标许爱国张广财蔚喜军 FDS ear 北华航天工业学院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理论物理国家重点实验室(中国科学院理论物理研究所)

利用线性理论分析研究了非等温气液相分离的热传导、黏性和Prandtl数效应。发现热传导加速相分离过程,黏性抑制相分离速度。亚稳态相分离持续的时间t与热传导系数κ、黏性系数η满足如下关系t=a+b/κ,t=c+dη+（eη）,其中a-e均为拟合... 详细信息

利用线性理论分析研究了非等温气液相分离的热传导、黏性和Prandtl数效应。发现热传导加速相分离过程,黏性抑制相分离速度。亚稳态相分离持续的时间t与热传导系数κ、黏性系数η满足如下关系t=a+b/κ,t=c+dη+（eη）,其中a-e均为拟合参数。对于固定的Prandtl数Pr,当系统黏性η小于临界值η时,t与η呈现逆对数关系。当η>η时,对于Pr<1的情形,t随η减小而减小;当Pr>1时,t随η的增加而增加。上述结果同格子Boltzmann模拟结果符合得很好。

关键词：多相流格子Boltzmann 热传导黏性 Prandtl数

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