地脉动作用下主机装置靶室结构稳定性分析与评估

在大型固体激光器结构稳定性设计中,数值模拟结果是结构稳定性设计的主要依据,故数值模拟的可信度至关重要。为了评估装置稳定性计算结果的可信度,基于现代模型验证与确认技术中关于不确定性源的量化及传播分析方法、模型形式误差与预测推断的叠加方法研究,对靶球结构的最大位移响应进行了预测推断。稳定性分析中为了快速进行不确定性参数的传播和灵敏度分析,使用二次响应面模型作为代理模型,灵敏度分析结果表明模态阻尼比对靶球结构的稳定性影响更大。对关心量的稳定性预测结果表明,靶球结构最大位移响应的上界与稳定性设计指标相比,安全裕度仍大于7,说明主机装置的稳定性设计具有足够的可信度。     

蒙特卡罗方法中分子作用模型的设计及应用

利用Lennard-Jones(6-12)作用势,设计GSS-3分子碰撞模型,通过与已有的分子模型及实验数值对比,该模型能够给出正确的气体输运性质.将GSS-3模型应用到非结构网格DSMC中,模拟二维超声速平板绕流和圆柱绕流.数值计算结果初步验证该分子模型的合理性与有效性.     

科学计算程序的验证与确认

科学计算程序的验证和确认（Verification＆Validation，简称V＆V）是数值模拟的一个重要组成部分，其目的是为了评估模拟程序和物理模型的可靠性，并量化数值模拟程序计算结果的置信度。这是解决全系统试验无法进行或者代价十分昂贵情况下，确保数值模拟置信度的一种系统方法。     

高温等离子体相对论性平均原子模型中的半解析波函数

半解析求解平均原子模型方法充分利用了已知精确波函数的解析性质,通过对平均原子模型中势函数的数值拟合,就得到仅含一个数值因子的半解析波函数以及相应的能量本征值.本文列出了等离子体中相对论性平均原子模型的诸方程,特别注意方程求解技术和程序设计中的一些细节.与完全数值解以及其他类似模型得到的数值解进行的比较表明,在较高温度条件下半解析结果的精度是相当高的,求解的效率也很高.此外还对物理模型中某些缺陷进行了分析.     

光泵铯蒸气激光的动力学模型

建立了一个物理模型描述了光泵铯蒸气激光的动力学过程和激光机理.结合实验参量,经数值求解该模型,定量分析了抽运光参量、缓冲气压和输出镜反射率等对激光输出功率和光光效率产生的影响,得到了与实验基本一致的模拟结果.表明该模型较好地反映了光泵銫蒸气激光的动力学机理和发射过程,为该类激光的优化设计提供了借鉴和参考.     

真实头模型中的多电流偶极子脑磁源定位

给出了真实头模型下多电流偶极子定位的通用公式,并对多种源的情况进行了计算机模拟,逆问题的求解采用全局优化与局域优化相结合的优化方法,在较强的噪声背景下得到了较好的定位结果.其中,在偶极子源较少时,采用了球对称导体模型与真实头模型相结合的混合模型,进一步提高了求解速度 关键词： 脑磁技术 真实头模型 多偶极子脑磁源 优化方法     

基于层流动能湍流模型的数值模拟方法

从层流动能出发提出数值模拟原则;综合考虑自然、旁路和分离流转捩的因素构建实用的层流动能湍流模型,结合预处理和基本求解技术发展出适于转捩流动的数值模拟方法和程序.针对预处理技术,以Weiss-Smith矩阵为基础,考虑湍流粘性的影响;针对基本离散格式和边界条件,结合模型方程进行对角占优强化等特殊处理.最后通过平板边界层和典型翼型,特别是低雷诺数翼型的数值模拟,验证数值方法的有效性和鲁棒性.算例表明本文的方法能够为求解更复杂的流动提供参考.     

低温液体核态流动沸腾传热的机理模型

对核态沸腾表面上的各种传热机理进行了分析和量化,建立了低温液体核态流动沸腾传热的机理模型,并将该模型纳入双流体模型实现了数值求解,数值预测的结果详细地反映出了壁面上各参数随流动的变化情况。该机理模型的计算结果表明,气泡挣脱后液体与过热壁面间的激冷效应是导致壁面上各参数在OSV处突变的根本原因。     

考虑中子泄漏修正的快堆蒙特卡罗少群截面参数制作与验证方法

一种基于B1均匀化方程的泄漏修正模型在连续能量蒙特卡罗程序TRIPOLI4中得以实现并且用于制作少群截面参数。此蒙卡泄漏修正模型通过在连续能量的蒙卡模拟以及求解B1均匀化方程之间迭代,最终得到蒙卡模拟下的临界状态。通过此方法得到的少群截面参数较其他蒙卡以及确定论方法有两点显著优势:用于求解B1均匀化方程的少群常数是用通过临界状态的通量谱得到的;考虑了泄漏效应的蒙卡模拟可以更真实地反映组件计算时的能谱状态。为验证此泄漏修正模型,一个由连续能量的TRIPOLI4模拟而得到的数值临界实验被用于分析与比较。通过与其他蒙卡程序SERPENT以及确定论程序ECCO进行结果对比,可证明此B1泄漏修正方法能够给出更精确的用于堆芯计算的少群截面参数。     

基于离散裂缝模型的裂缝性油藏注水开发数值模拟

针对目前裂缝性油藏数值模拟方法存在的问题,基于单裂缝等效的概念,建立离散裂缝模型.对宏观大裂缝进行显式降维处理,在保证高计算效率的同时能够真实地反映裂缝对整个油藏流体流动的影响.详细阐述模型的基本原理,基于Galerkin加权残量法推导有限元数值计算格式,实现二维问题的数值模拟,通过算例验证模型和算法的正确性.以此为基础,分析裂缝对注水开发效果的影响.计算结果表明,对于裂缝发育程度不高尤其是当油藏中存在数条控制着流体流动方向的大裂缝时,离散裂缝模型具有很好的适用性.     

光纤探针应用于爆速测试实验研究

为研究光纤探针应用于炸药爆速测试的可行性及其在冲击作用下的响应特性,开展了梯黑铝（THL）炸药和混合B炸药爆轰实验、冲击作用下光纤响应实验。分别采用直径0.063 5 mm、前端带聚光准直凸透镜的玻璃光纤探针和直径1 mm、前端不带聚光准直凸透镜的塑料光纤探针,测定爆轰过程化学反应阵面传播速度。结果表明:两者都能够准确测定约7 000 m/s的炸药爆轰速度,测量不确定度2%。另外,采用直径1 mm、前端不带聚光准直凸透镜的塑料光纤探针,记录强冲击波作用下光纤响应信号,验证了强冲击产生的高压高温作用下的黑体辐射现象。因此,光纤探针能够准确测定炸药爆轰速度,且在冲击作用下出现色温现象,即黑体辐射现象。     

炸药强爆轰的研究

 对强爆轰波的传播和驱动问题进行了初步的研究,应用有关的理论对这一问题进行了分析,实验上测量了两种炸药中强爆轰的传播或衰减过程,给出了强爆轰驱动飞片的一个算例,与实验测量结果吻合,上述结果在一定程度上揭示了强爆轰的行为。     

炸药爆轰的连续介质本构模型和数值计算方法

假定炸药和爆轰产物处于局部热力学平衡状态, 即它们的压力和温度相同, 利用热力学基本关系建立炸药爆轰过程的连续介质本构模型的一般理论框架. 在此框架下, 炸药爆轰本构模型由一组常微分方程构成, 包括炸药和爆轰产物的状态方程、简单混合法则、化学反应速率方程和能量守恒方程, 易于由成熟的计算方法如梯形法等进行求解. 一组广义Maxwell型非线性固体本构形式的微分方程描述了压力和温度随时间的演化速率与应变率和化学反应速率的关系, 借助简单混合物理论, 其中的系数由炸药和爆轰产物的材料参数确定. 未反应的炸药和爆轰产物采用JWL状态方程, 化学反应率方程采用Lee-Tarver点火-燃烧二项式模型, 模拟PBX-9404炸药的一维冲击波起爆过程和爆轰波传播过程. 计算结果表明了本文给出的本构模型和相应计算方法的有效性. 关键词： 炸药爆轰 本构模型 化学反应率方程 数值模拟     

TATB基炸药水中爆炸能量测试技术

 在用水中爆炸法测量以TATB为基的TBL炸药能量的研究中,设计了2种具有高爆压和大质量的扩爆药柱。通过2类扩爆药柱的能量测试实验得到的扩爆药柱能量与理论结果相同,TBL炸药的能量为TNT炸药能量的70%左右;炸药的爆压越高,冲击波能量随爆炸距离的衰减越快。     

马赫反射效应在炸药爆轰合成金刚石中的应用

 在爆轰法合成超细金刚石中，利用马赫效应提高金刚石得率。用Whitham方法计算马赫杆上的爆轰参数。实验采用中间为TNT药柱、外边包裹TNT/RDX（30/70）的装药，在爆炸罐氮气介质中爆炸，超细金刚石得率为6%，包裹盐后得率超过10%。     

Generation of blast waves in a channel by nonideal detonation of aluminum-enriched high-density compositions

The results of experimental studies of the nonideal detonation of high-density, high-energy aluminum-ammonium perchlorate-organic fuel-HE compositions and of the blast waves it generates in a channel filled with air are presented. Aluminum-enriched compositions have high densities (up to 2 g/cm³) and high heats of explosion, nearly twice that for TNT. The studies were performed to work out scientific fundamentals of controlling nonideal detonation and to explore the possibility of creating new high-energy high-density formulations with an enhanced fugacity effect. The factors that enable controlling the nonideal detonation of such charges were determined. It was demonstrated that, at RDX contents above 15%, the detonation velocity increases linearly with the charge density while the critical detonation diameter decreases. Adjusting the density, HE content, ratio of the components makes it possible to vary the detonation velocity in high-density charges over a wide range, from 4 to 7 km/s. The experimental data were compared to the thermodynamically calculated velocity of ideal detonation. For the compositions under study, the pressure- time histories of the blast wave generated in a cylindrical tube by the expanding detonation products at different distances from the charge were measured. The results were compared to analogous data obtained under the same conditions for the detonation of the same mass of TNT (100 g). The parameters of blast waves generated by the test compositions are markedly superior to those characteristic of TNT: the pressure at the leading front of the wave and pressure impulse at a given distance from the charge were found to be 1.5–2.0 (or even more) times those observed for TNT. The TNT equivalency at pressures 30–60 atm has similar values. The TNT equivalencies in pressure and pressure impulse depend nonmonotonically on the distance from the charge, so far unclear why. It was established that the interaction between excess fuel and air oxygen during the expansion of detonation products contributes little to supporting the blast wave.     

用TNT的{D,ρ0}实验数据对爆轰的ZND理论的检验

爆轰产物中或多或少含有固态碳 ,一相的排平物态方程被推广为两相的之后 ,以某种炸药的一条已知等熵线为参考曲线 ,就可以用来估算其各种初始装药密度下的爆轰参数 .用产物中含碳量较多的TNT的 {D ,ρ0 }实验数据与理论估算值相比较 ,可以对爆轰的ZND理论的假设进行检验 .检验的结果再一次表明 ,爆轰的ZND理论的假设是成立的 ,并且排平物态方程是恰当的爆轰产物的物态方程 .     

固体炸药爆轰的一种考虑热学非平衡的反应流动模型

基于固体炸药爆轰过程中化学反应混合区内的固相反应物与气相生成物处于力学平衡状态及热学非平衡状态的事实,提出一种考虑热学非平衡效应的反应流动模型来描述固体炸药的爆轰流动现象.该爆轰流动模型的主要特点是,在反应混合物Euler方程和固相反应物质量守恒方程的基础上,通过附加一套关于固相反应物的组分物理量的流动控制方程来表达固相反应物与气相生成物之间的热学非平衡效应.根据反应混合区内固相反应物与气相生成物这两种化学组分保持各自内能守恒的混合规则,并借助它们具有压力相等的性质以及满足体积分数总和为1的条件,推导获得的附加方程有：固相反应物的内能演化方程、体积分数演化方程及反应混合物的压力演化方程.这样,建立的爆轰模型包括：反应混合物的质量守恒方程、动量守恒方程、总能量守恒方程、压力演化方程,以及固相反应物的质量守恒方程、内能演化方程、体积分数演化方程.对所获得的爆轰模型方程组采用一个时空二阶精度的有限体积法进行数值求解,典型爆轰问题算例结果表明本文提出的固体炸药爆轰模型是合理的.     

低温下JB-9014钝感炸药DSD参数研究

 爆轰冲击波动力学（Detonation Shock Dynamics,DSD）是目前研究爆轰波非理想传播的有效途径。利用DSD的广义几何光学模型,研究了大长径比药柱中爆轰波非理想传播现象,根据-30 ℃下直径为10～30 mm药柱的直径效应实验数据,利用遗传算法确定了低温下JB-9014钝感炸药的DSD参数。由DSD参数计算得到了JB-9014药柱中的定态波形和爆速,计算结果与实验结果符合。     

可靠性数值模拟的不确定度量化

根据可靠性认证对不确定度量化的技术要求,结合复杂工程系统的层级结构和数值模拟从校准、验证与确认到最终具有预测能力的历程,对可靠性数值模拟不确定度量化的要求和方法进行探索,并结合爆轰算例对这些方法进行演示和验证.