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混合驱动中直驱激光焦斑尺寸对点火性能的影响

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计算物理 2023年第2期40卷 189-198页

作者：李志远李纪伟王立锋戴振生谷建法何民卿吴俊峰叶文华贺贤土北京应用物理与计算数学研究所北京100094

研究针对混驱点火模型,保持直驱激光能量不变,针对1200,1400和1500μm直驱光焦斑尺寸,采用数值模拟,研究其对点火性能的影响。研究表明:直驱光焦斑尺寸是影响混驱点火性能的敏感因素。1500μm焦斑尺寸可实现近一维点火。1400μm焦斑尺... 详细信息

研究针对混驱点火模型,保持直驱激光能量不变,针对1200,1400和1500μm直驱光焦斑尺寸,采用数值模拟,研究其对点火性能的影响。研究表明:直驱光焦斑尺寸是影响混驱点火性能的敏感因素。1500μm焦斑尺寸可实现近一维点火。1400μm焦斑尺寸放能接近一维放能的40%。1200μm焦斑尺寸点火失败,仅仅处于燃烧等离子体状态。分析表明,1200μm焦斑尺寸条件下点火失败的原因是:其产生的局部强光强和高驱动不对称性,会导致燃料熵增加及燃料面密度扰动增加。燃料熵的增加将会降低燃料压缩性,不利于创造高温高压点火条件,形成的燃烧波较弱。燃料面密度扰动增加会导致燃烧后壳层不稳定性剧烈增长。推断在小焦斑尺寸条件下,弱燃烧波及高燃料面密度扰动增长,会导致高密度尖钉难以被有效点燃,无法形成升温与燃烧的正反馈。同时,燃料区域内界面不稳定性发展产生的尖钉结构将降低热斑温度,产生的气泡结构将引起热斑体积迅速变大,导致热斑快速降温乃至点火失败。

关键词：混合驱动焦斑尺寸焦斑重叠驱动不对称性惯性约束聚变

院士访谈:贺贤土谈建立深度的科学认识及战略科学家的培养

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计算物理 2023年第2期40卷 128-135页

作者：刘洁黄烁蔡洪波(访问整理) 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

应《计算物理》主编江松院士的邀请,贺贤土院士接受了本刊的独家专题访谈。访谈内容包括:在国家安全等关键领域开展科技创新的重大意义,如何实现科技创新,如何突破现阶段国家科技创新所面临的困境,以及战略科学家的培养等内容。在访谈中。

关键词：国家科技创新战略科学家关键领域科学认识访谈内容专题访谈《计算物理》独家

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移动背景介质下的三维中子输运算法研究

原子能科学技术 2021年第S01期55卷 1-9页

作者：徐龙飞沈华韵魏军侠北京应用物理与计算数学研究所北京100094

在极端工程问题的物理过程中,背景介质通常具有与中子相当的运动速率,因此必须考虑介质运动对中子输运的影响。严格考虑流场对粒子输运的影响是异常复杂的工作,通过引入适当近似所导出的具有守恒形式的中子-流场耦合输运方程可较好地捕... 详细信息

在极端工程问题的物理过程中,背景介质通常具有与中子相当的运动速率,因此必须考虑介质运动对中子输运的影响。严格考虑流场对粒子输运的影响是异常复杂的工作,通过引入适当近似所导出的具有守恒形式的中子-流场耦合输运方程可较好地捕捉到移动背景介质下中子输运行为的主要特征。基于S_(N)方法对耦合输运方程的角度变量进行离散,并首次给出了三维柱坐标系下耦合输运方程双重角度再分布项的离散方案。基于所研究的方法,先后在稳态问题和瞬态问题中分析了背景介质运动对中子输运的影响。数值结果表明:当介质运动速率达到中子飞行速率的1/10时,背景介质运动对中子通量分布的影响不可忽略;背景介质运动对系统的临界性能有重要影响。

关键词：中子输运移动介质离散纵标曲坐标系双重角度再分布

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射的能谱角度谱研究

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物理学报 2019年第1期68卷 186-196页

作者：李树北京应用物理与计算数学研究所北京100094

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射的描述及能谱角度谱计算非常复杂且费时.本文提出了一种光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射的蒙特卡罗(MC)模拟方法,该方法能够细致模拟高温等离子体中任意能量光子与任意温度电子的Compton和逆Comp... 详细信息

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射的描述及能谱角度谱计算非常复杂且费时.本文提出了一种光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射的蒙特卡罗(MC)模拟方法,该方法能够细致模拟高温等离子体中任意能量光子与任意温度电子的Compton和逆Compton散射问题.对于散射后光子的能谱和角度谱参数,可以根据电子温度抽样若干不同状态的电子,分别模拟其与光子发生散射,可以得到各次散射后的光子能量和偏转角度,取统计平均后的结果即可获得该光子与该温度电子散射的能谱和角度谱分布.根据该方法编写了光子与相对论电子散射MC模拟程序,开展了高温全电离等离子体中光子与相对论电子散射的能谱角度谱计算和分析,分析结果显示:热运动电子将展宽出射光子能谱,且低能光子与高温电子散射后的蓝移现象明显;出射光子的角度谱很复杂,其决定于入射光子能量、出射光子能量及电子温度.基于该方法计算并以数表形式给出的光子-相对论电子散射能谱角度谱数据,可以供辐射输运数值模拟程序使用.

关键词：光子电子散射相对论麦克斯韦电子能谱和角度谱蒙特卡罗方法

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射截面的蒙特卡罗计算方法

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物理学报 2018年第21期67卷 268-276页

作者：李树北京应用物理与计算数学研究所北京100094

高温全电离等离子体的辐射输运问题中,光子与电子的Compton散射与逆Compton散射是其中重要的特性,光子与相对论麦克斯韦电子散射的描述及截面的计算非常复杂且费时.本文提出了一种用于模拟计算光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射截... 详细信息

高温全电离等离子体的辐射输运问题中,光子与电子的Compton散射与逆Compton散射是其中重要的特性,光子与相对论麦克斯韦电子散射的描述及截面的计算非常复杂且费时.本文提出了一种用于模拟计算光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射截面的蒙特卡罗计算方法.给出了各步骤的具体实现办法,推导了对应的计算公式,研究了相对论电子速率抽样方法,编写了光子与相对论电子散射的微观截面的蒙特卡罗计算程序.开展了高温全电离等离子体中,不同能量光子与不同温度电子散射的微观散射截面计算和分析.模拟计算结果显示,在电子温度低于25 keV情况下,本文方法与多重数值积分方法的计算结果非常接近;但随着电子温度继续升高,二者差异逐渐增大并较明显,经分析,可能是本文方法目前的电子速率抽样偏差所致,希望将来能够找到更好的相对论电子速率抽样方法以克服此缺陷.

关键词： Compton散射相对论麦克斯韦电子辐射输运计算蒙特卡罗方法

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一种新的光子多普勒速度频谱分析方法

物理学报 2016年第10期65卷 185-191页

作者：孙海权王裴陈大伟马东军北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

光子多普勒速度计可给出飞层表面某一速度带内颗粒群速度随时间演化的频谱数据,在冲击动力学实验尤其是微喷射及其混合研究中得到广泛应用.本文提出一种新的光子多普勒频谱数据分析方法,可推断出混合区厚度变化和前端等效颗粒尺度.利用... 详细信息

光子多普勒速度计可给出飞层表面某一速度带内颗粒群速度随时间演化的频谱数据,在冲击动力学实验尤其是微喷射及其混合研究中得到广泛应用.本文提出一种新的光子多普勒频谱数据分析方法,可推断出混合区厚度变化和前端等效颗粒尺度.利用该方法,对一些典型状态下喷射混合速度频谱开展分析,获得了不同冲击压力、气体条件下颗粒度数据,证实了气体环境下喷射颗粒的气动破碎现象,以及破碎后尺度与初始条件的依赖性,为喷射混合物理规律研究提供了重要依据.

关键词：喷射混合光子多普勒速度计速度频谱等效颗粒度

MPI并行程序中通信等待问题的诊断方法及其应用

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国防科技大学学报 2020年第2期42卷 47-54页

作者：武林平景翠萍刘旭田鸿运北京应用物理与计算数学研究所北京100094

随着并行规模的扩大,现有通信等待问题的诊断方法存在内存开销大、测量时间开销大等问题。通过对现有通信等待问题诊断方法的深入分析,同时考虑测量开销可控的实际需求,建立基于热点函数的通信等待问题诊断模型。基于上述模型,总结出一... 详细信息

随着并行规模的扩大,现有通信等待问题的诊断方法存在内存开销大、测量时间开销大等问题。通过对现有通信等待问题诊断方法的深入分析,同时考虑测量开销可控的实际需求,建立基于热点函数的通信等待问题诊断模型。基于上述模型,总结出一种更精简、更实用的通信等待问题诊断方法。将该诊断方法分别应用到二维LARED集成、LARED-S、LAP3D等大规模MPI并行程序的通信等待问题诊断过程,应用效果表明本诊断方法可精确定位导致通信等待问题的关键代码段,给出的优化方案及性能提升空间对于后续的程序改进具有参考价值,其中根据诊断结果优化后的LARED-S程序性能提升32%,通信等待时间减少44%。

关键词：通信等待 MPI并行程序负载平衡性能诊断

孪晶对Be材料冲击加-卸载动力学影响的数值模拟研究

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物理学报 2018年第16期67卷 241-246页

作者：潘昊王升涛吴子辉胡晓棉北京应用物理与计算数学研究所北京100094

在高压、高应变率加载条件下,孪晶变形对材料的塑性变形具有重要的贡献,而目前孪晶对金属材料的动态屈服强度、冲击响应等的影响还没有被充分揭示.为此,本文考虑孪晶变形和晶粒碎化,针对铍(Be)材料在高应变率加载下的动态力学响应发展... 详细信息

在高压、高应变率加载条件下,孪晶变形对材料的塑性变形具有重要的贡献,而目前孪晶对金属材料的动态屈服强度、冲击响应等的影响还没有被充分揭示.为此,本文考虑孪晶变形和晶粒碎化,针对铍(Be)材料在高应变率加载下的动态力学响应发展了含孪晶的热弹-黏塑性晶体塑性模型.经过和实验结果的对比,发现该模型可以更准确地预测Be材料在动态加载下,尤其是高压动态加载下的屈服强度.进一步,基于该塑性模型研究了Be材料在冲击加载下的准弹性卸载行为,结果表明剪切波速随着压力和剪应变的变化而发生变化是材料产生准弹性卸载现象的主要原因.此外,研究了冲击波卸载过程中Be材料孪晶的演化过程,发现Be材料卸载过程中也伴随着孪晶的产生.

关键词：孪晶晶粒碎化晶体塑性模型冲击加载

全腔输出相对论磁控管输出模式转换结构的理论设计和数值模拟

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物理学报 2018年第18期67卷 318-325页

作者：杨温渊董烨董志伟北京应用物理与计算数学研究所北京100094

采用全腔输出结构后,相对论磁控管径向尺寸显著减小,轴向长度也有较大幅度的缩短.但是,由于输出结构为三个相对独立的扇形波导,实际应用时,一般需要对微波输出模式进行转换.针对全腔输出相对论磁控管,本文研究了两种输出模式转换结构并... 详细信息

采用全腔输出结构后,相对论磁控管径向尺寸显著减小,轴向长度也有较大幅度的缩短.但是,由于输出结构为三个相对独立的扇形波导,实际应用时,一般需要对微波输出模式进行转换.针对全腔输出相对论磁控管,本文研究了两种输出模式转换结构并利用三维全电磁粒子模拟程序对其进行了研究.首先研究了将三个扇形波导角向增宽从而渐变或者突变为一个同轴波导的情况,研究结果表明,两种情况下输出微波功率均大于采用传统三个独立扇形波导输出时的90%,输出模式主要是TEM模.其次研究了输出区由三个扇形输出波导分别变换为三个截面大小与之接近的矩形输出波导的可行性,研究结果表明,注入扇形波导中的TE_(11)模式几乎全部转换为矩形波导中的TE_(10)模式.实际应用时,可根据需要选择上述输出模式转换结构.

关键词：相对论磁控管半透明阴极全腔耦合输出扇形波导