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气体物理 2016年第6期1卷 22-35页

作者：胡立军袁礼中国科学院数学与系统科学研究院计算数学所科学与工程计算国家重点实验室北京100190

文章给出了一种真正多维的HLL Riemann解算器.采用AUSM分裂将通量分解成为对流通量和压力通量,其中对流通量的计算采用迎风格式,压力通量的计算采用HLL格式,且将HLL格式的耗散项中的密度差用压力差代替,从而使得格式能够分辨接触间断.... 详细信息

文章给出了一种真正多维的HLL Riemann解算器.采用AUSM分裂将通量分解成为对流通量和压力通量,其中对流通量的计算采用迎风格式,压力通量的计算采用HLL格式,且将HLL格式的耗散项中的密度差用压力差代替,从而使得格式能够分辨接触间断.为了实现数值格式真正多维的特性,分别计算了网格界面中点和角点上的数值通量,并且采用Simpson公式加权组合中点和角点上的数值通量得到网格界面的数值通量.为了减少重构角点处状态时的模板宽度,计算中采用基于SDWLS梯度的线性重构获得2阶空间精度,而时间离散采用2阶保强稳Runge-Kutta方法.数值实验表明,相比于传统的一维HLL格式,文章的真正多维HLL格式具有能够分辨接触间断,以及更大的时间步长等优点.与其他能够分辨接触间断的格式(例如HLLC格式)不同,真正多维的HLL格式在计算二维问题时不会出现激波不稳定现象.

关键词： Euler方程真正多维HLL格式 AUSM分裂角点通量捕捉接触间断 SDWLS梯度重构

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频率多尺度全波形速度反演

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地球物理学报 2015年第1期58卷 216-228页

作者：张文生罗嘉滕吉文中国科学院数学与系统科学研究院、计算数学与科学工程计算研究所、LSEC 北京100190 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

以二维声波方程为模型,在时间域深入研究了全波形速度反演.全波形反演要解一个非线性的最小二乘问题,是一个极小化模拟数据与已知数据之间残量的过程.针对全波形反演易陷入局部极值的困难,本文提出了基于不同尺度的频率数据的"逐... 详细信息

以二维声波方程为模型,在时间域深入研究了全波形速度反演.全波形反演要解一个非线性的最小二乘问题,是一个极小化模拟数据与已知数据之间残量的过程.针对全波形反演易陷入局部极值的困难,本文提出了基于不同尺度的频率数据的"逐级反演"策略,即先基于低频尺度的波场信息进行反演,得出一个合理的初始模型,然后再利用其他不同尺度频率的波场进行反演,并且用前一尺度的迭代反演结果作为下一尺度反演的初始模型,这样逐级进行反演.文中详细阐述和推导了理论方法及公式,包括有限差分正演模拟、速度模型修正、梯度计算和算法描述,并以Marmousi复杂构造模型为例,进行了MPI并行全波形反演数值计算,得到了较好的反演结果,验证了方法的有效性和稳健性.

关键词：声波方程频率多尺度时间域全波形反演速度 BFGS Marmousi模型有限差分法 MPI并行

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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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复杂工程力学高性能应用软件系统研制

复杂工程力学高性能应用软件系统研制

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作者：张国新中国水利水电科学研究院大连理工大学北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院总体工程研究所中国长江三峡集团公司中国科学院·水利部成都山地灾害与环境研究所清华大学长江勘测规划设计研究有限责任公司

围绕复杂工程与重大装备设计等重大行业应用，研制适应于E级计算的行业共享的应用软件系统并通过典型应用进行示范验证，该软件将部署在“天河II”或“神威太湖之光”等国内超级计算机上，实现对世界最大水利枢纽三峡工程在强震等极端... 详细信息

标准号: 1800120500

围绕复杂工程与重大装备设计等重大行业应用，研制适应于E级计算的行业共享的应用软件系统并通过典型应用进行示范验证，该软件将部署在“天河II”或“神威太湖之光”等国内超级计算机上，实现对世界最大水利枢纽三峡工程在强震等极端条件下的高分辨率安全评估，实现对新一代高功率激光驱动器“神光III”光机装置地脉动随机振动特性精确模拟以提高打靶精度，为中国民生和国防重大基础工程建设服务。

关键词：复杂工程力学高性能应用软件系统

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电子结构计算的有限元方法

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中国科学：化学 2015年第8期45卷 800-811页

作者：戴小英周爱辉科学与工程计算国家重点实验室中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学工程计算研究所北京100190

本文从数学角度认识电子结构计算的困难与挑战,评述有关计算方法的优缺点以及在超级计算机上实现前景,并扼要地介绍第一原理电子结构计算的有限元方法和理论.

关键词：电子结构有限元方法自适应特征值问题并行计算

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基于X光谱诊断的温稠密物质特性实验物理进展

基于X光谱诊断的温稠密物质特性实验物理进展

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第十九届全国原子与分子物理学术会议

作者：杨家敏赵阳张继彦胡智民熊刚张志宇颜君曾蛟龙侯勇戴佳钰赵增秀袁建民中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳北京应用物理与计算数学研究所北京中国人民解放军国防科学技术大学长沙中国人民解放军国防科学技术大学长沙中国工程物理研究院研究生部北京

温稠密物质是温度大致处于0.1eV至100eV、密度大于十分之一固体密度的强关联、部分简并极端条件的物质形态，其广泛存在于聚变过程、天体与地核系统，其辐射、力学及输运特性是认识系统演化过程的重要基础，而目前仍缺乏对温稠密物性的... 详细信息

温稠密物质是温度大致处于0.1eV至100eV、密度大于十分之一固体密度的强关联、部分简并极端条件的物质形态，其广泛存在于聚变过程、天体与地核系统，其辐射、力学及输运特性是认识系统演化过程的重要基础，而目前仍缺乏对温稠密物性的理论可靠描述和精密的实验数据.

关键词：温稠密物质近边X光吸收光谱 X光汤姆逊散射

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电子结构模型与计算的若干数学问题献给林群教授80华诞

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中国科学：数学 2015年第7期45卷 929-938页

作者：周爱辉中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学工程计算研究所科学与工程计算国家重点实验室北京100190

又快又好地计算大规模的电子结构是极具挑战性的课题,而电子结构模型及其数学基础与数学性质在理解、分析与设计第一原理电子结构计算方法中发挥着重要作用.本文介绍作者所在小组在电子结构模型的数学基础和电子结构计算的方法与理论的... 详细信息

又快又好地计算大规模的电子结构是极具挑战性的课题,而电子结构模型及其数学基础与数学性质在理解、分析与设计第一原理电子结构计算方法中发挥着重要作用.本文介绍作者所在小组在电子结构模型的数学基础和电子结构计算的方法与理论的研究中关注的若干数学问题.

关键词：电子结构模型第一原理计算数学问题特征值

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热-力耦合原子-连续关联模型的框架及其算法

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应用数学和力学 2015年第4期36卷 343-351页

作者：李辉崔俊芝李博文中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学工程计算研究所科学与工程计算国家重点实验室(中国科学院)北京100190

对热-力耦合的原子-连续关联模型进行了系统研究,给出了计及热-力耦合行为的金属微-纳米构件内材料的瞬态弹性常数,应力、应变、比热容等物理量的具体计算公式及其算法.利用原子运动中的"结构形变"部分来研究微-纳米尺度下多... 详细信息

对热-力耦合的原子-连续关联模型进行了系统研究,给出了计及热-力耦合行为的金属微-纳米构件内材料的瞬态弹性常数,应力、应变、比热容等物理量的具体计算公式及其算法.利用原子运动中的"结构形变"部分来研究微-纳米尺度下多晶原子团簇的非均匀结构变形.将原子团簇晶格结构的变形与连续体的变形关联起来,在准简谐近似假设下,推导出依赖于微观结构变形和热振动的自由能密度、熵密度、内能密度表达式,从而给出了微-纳米尺度下的瞬态热-力学参数.

关键词：原子-连续关联(ACC)模型准简谐近似假设自由能密度比热容

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双流体模型方程模拟RM不稳定性

双流体模型方程模拟RM不稳定性

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第九届全国流体力学学术会议

作者：周智睿田保林晋国栋中国工程物理研究院研究生院北京应用物理与计算数学研究所中国科学院力学研究所

RTI(Rayleigh-TaylorInstability)广泛存在于武器物理、地球物理及天体物理等许多重要科学工程领域,研究其发展规律有重要意义。本文采用LBM(Lattice Boltzmann Method)来模拟有固体颗粒存在的二维RTI发展情况,分析其发展规律,研究颗粒... 详细信息

RTI(Rayleigh-TaylorInstability)广泛存在于武器物理、地球物理及天体物理等许多重要科学工程领域,研究其发展规律有重要意义。本文采用LBM(Lattice Boltzmann Method)来模拟有固体颗粒存在的二维RTI发展情况,分析其发展规律,研究颗粒分布对RTI发展的影响以及RTI的发展对颗粒分布的影响。由于多相和多组分流体一直是LBM研究的重要领域,故本文采用LBM进行数值模拟。

关键词： RTI 颗粒多相流 LBM

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不确定性量化的高精度数值方法和理论献给林群教授80华诞

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中国科学：数学 2015年第7期45卷 891-928页

作者：汤涛周涛香港浸会大学数学系中国香港中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学工程计算研究所北京100190

不确定性量化(uncertainty quantification,UQ)是近年来国际上热门的研究课题,其应用领域包括水文学、流体力学、数据同化和天气预测等.由于UQ问题中的大量随机参数引起的超大计算量,如何设计高效的高精度数值方法变得非常重要,与其相... 详细信息

不确定性量化(uncertainty quantification,UQ)是近年来国际上热门的研究课题,其应用领域包括水文学、流体力学、数据同化和天气预测等.由于UQ问题中的大量随机参数引起的超大计算量,如何设计高效的高精度数值方法变得非常重要,与其相关的计算技术和数学理论也引起人们的高度重视.本文将综述不确定性量化研究中的高精度数值方法和最新进展,主要讨论基于正交多项式的逼近方法,其中包括正交多项式Galerkin投影方法和随机配置方法.本文将侧重基于样本(数据)信息的随机配置方法,包括随机抽样、确定性抽样和结构随机样本,重点介绍离散投影算法和压缩感知算法,并介绍相关数值分析进展,即如何确定样本的使用数量M与逼近空间基函数的自由度N的对应关系,以保证算法的稳定性和最优收敛性质.本文还将介绍高维空间中基于任意数量和任意位置节点的插值算法,以及一个相关的研究课题,即正倒向随机微分方程数值方法.最后尝试探讨不确定性量化研究面临的挑战和亟待解决的研究问题.

关键词：不确定性量化多项式逼近随机配置方法离散L^2 投影压缩感知正倒向随机微分方程

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