基于相空间的复杂物理场建模与分析方法

作     者：许爱国 宋家辉 陈锋 谢侃 应阳君 XU Aiguo;SONG Jiahui;CHEN Feng;XIE Kan;YING Yangjun

作者机构：北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 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 北京理工大学宇航学院北京100081 山东交通学院航空学院山东济南250357 

出 版 物：《计算物理》 (Chinese Journal of Computational Physics)

年 卷 期：2021年第38卷第6期

页      面：631-660页

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(11772064) 中国工程物理研究院创新发展基金创新项目(CX2019033) 爆炸科学与技术国家重点实验室(北京理工大学)开放课题(KFJJ21-16M) 山东省自然科学基金(ZR2020MA061) 山东省高等学校青创科技支持计划(2019KJJ009)资助 

主　　题：离散玻尔兹曼方法 形态分析方法 复杂物理场 统计物理 相空间 

摘      要：评述两个基于相空间的建模与分析方法及其应用。第一个是基于闵可夫斯基泛函的形态分析方法,第二个是基于离散玻尔兹曼方程的建模与分析方法。两者均是统计物理学相空间描述方法的进一步发展:以相对独立的行为特征量为基,构建相空间,使用该相空间和其子空间来描述系统的行为特征;该相空间中的一个点对应系统的一组行为特征;两点间的距离d可用来描述两组行为特征的差异,其倒数可用来描述两组行为特征的相似度(S=1/d);一段时间内两点间距离的平均值d可用来描述两个动理学过程的差异,其倒数可用来描述这两个动理学过程的相似度(S_(p)=1/d)。从历史角度,基于闵可夫斯基泛函的形态相空间分析方法在先,接受其启发是离散玻尔兹曼方法朝着相空间描述方法发展过程中的关键环节。形态分析方法独立于数据来源,因而离散玻尔兹曼模拟得到的结果,除了可以使用其自带的分析功能之外,还可进一步使用形态分析方法获得另一个层面或视角的认识。在复杂介质动理学研究中,这两个方法从不同的视角,使得许多以前无法提取的信息得以分层次、定量化研究。