解深穿透问题的小区域蒙特卡罗方法

对于深穿透问题则一般蒙特卡罗方法存在一定的困难。本文提出了一个新的蒙特卡罗计算深穿透问题的小区域方法。在此基础上给出了两个小区域方法,即平几何小区域方法和球几何小区域方法,通过例子的实际计算表明,小区域方法是比较好的和可行的,克服了一般蒙特卡罗方法解深穿透问题的缺点。     

热辐射输运问题的高效蒙特卡罗模拟方法

惯性约束聚变研究中,热辐射光子在介质中的输运以及热辐射光子与介质的相互作用是重要研究课题,蒙特卡罗方法是该类问题的重要研究手段之一.隐式蒙特卡罗方法虽然能正确地模拟热辐射在介质中的输运过程,但当模拟重介质(材料的吸收系数大)问题时,该方法花费的计算时间将变得很长,导致模拟效率很低.本文以离散扩散蒙特卡罗方法为基础,开发了"离散扩散蒙特卡罗方法辐射输运模拟程序",可以较好地解决重介质区的计算效率问题,但是离散扩散蒙卡罗方法在模拟轻介质区时精度不够高.辐射输运问题中通常既有轻介质也有重介质,为了能同时解决蒙特卡罗方法模拟的效率和精度问题,本文研究了离散扩散蒙特卡罗方法与隐式蒙特卡罗方法相结合的模拟方法,并提出了新的扩散区与输运区界面处理方法,研制了混合蒙特卡罗方法的辐射输运模拟程序.典型辐射输运问题模拟显示:在模拟重介质问题时,该程序能大幅缩短模拟时间,且能取得与隐式蒙特卡罗方法一致的结果;在模拟轻重介质均存在的问题时,与隐式蒙特卡罗方法相比,混合蒙特卡罗方法的模拟精度与其相当且计算效率同样能够得到显著提升.     

量子蒙特卡罗方法及其应用

量子体系的蒙特卡罗研究近十多年来非常活跃，并取得了很多富有意义的成果．量子蒙特卡罗方法愈来愈受到人们的关注．本文结合量子蒙特卡罗方法的建立和发展介绍了它的基本思想．在对几种具体方法作介绍的同时，还分析了它们特点．文中还对超导、主要是高温超导电性研究中的一些有益的量子蒙特卡罗工作作了介绍．最后讨论了量子蒙特卡罗方法存在的主要问题，并展望了量子蒙特卡罗方法的发展前景．     

基于蒙特卡罗方法的几何因子计算程序

应用蒙特卡罗方法求解几何因子,基于蒙特卡罗方法的几何因子计算程序使用C++语言编写,可用于任意位姿的各种尺寸的圆面探测器对圆面源几何因子的计算。该程序使用了方差减小技巧。通过与国际通用蒙特卡罗计算程序(MCNP5)的计算结果对比,该方法具有结果准确(误差较小)、计算速度快、使用方便等优点。最终使用该程序计算几何因子,与实验数据进行对比,成功验证了中子深度分布分析(NDP)能谱测量系统探测器位姿的准确性(误差5%以内),并对其移动位置进行修正,发现电机移动20mm大约会产生1mm的误差。     

NJOY97版本程序用于蒙特卡罗参数的制作

蒙特卡罗(MC)法以随机游动的数值模拟为基础，来求解粒子输运这种具有随机性质的物理问题物理建模比较逼真，数学处理又比较简明易于在计算机上实现，此方法用于具有复杂材料和几何结构的系统内粒子输运问题具有独特的长处。引进NJOY97新版本(可在PC机下运行共24个功能模块)并进行调试使用，开发制作供MCNP程序配套使用MC型参数的功能，经组合装配处理，对典型核作了MC参数制作计算检验，效果良好。     

微波器件微放电阈值计算的快速单粒子蒙特卡罗方法

为了计算微波器件的微放电阈值,提出了一种快速单粒子蒙特卡罗方法.该方法对二次电子出射能量、出射角度和相位等参数进行随机处理,结合四阶龙格库塔法和Furman模型模拟了电子运动和二次电子发射系数,并以多次连续碰撞的二次电子发射系数的算数平均值作为微放电效应发生的判据.以平板传输线横电磁模式为研究对象,分别采用快速单粒子蒙特卡罗方法、统计模型、传统蒙特卡罗方法以及粒子模拟方法计算其微放电阈值和敏感区域.计算结果表明,该方法不仅具有与统计模型和粒子模拟方法相当的计算精度,而且比统计模型方法的适应性更强,比传统蒙特卡罗方法的稳定性更好,比粒子模拟方法的计算效率高几十倍以上.     

蒙特卡罗方法在解微分方程边值问题中的应用

介绍了蒙特卡罗方法的基本原理以及随机数的产生方法。基于蒙特卡罗方法的思想,结合有限差分方法,建立了求解微分方程边值问题的随机概率模型,并以第一类边界条件的拉普拉斯方程和一个给定初值及边界条件的非稳态热传导方程为数值算例,研究了蒙特卡罗方法在求解微分方程边值问题中的应用。结果表明:利用蒙特卡罗方法,不仅可以有效解决给定边界条件的微分方程,对于给定初值条件的微分方程,也可以从时域有限差分方程出发,采用蒙特卡罗方法进行求解。数值模拟和对误差的理论分析均表明,增加蒙特卡罗试验中的模拟粒子点数,可以提高计算结果的精度。     

蒙特卡罗方法在原子核物理中的应用

本文在简单地介绍了蒙特卡罗方法要点后，结合原子核物理当前最有兴趣的一些课题，具体介绍了蒙特卡罗方法的应用．     

蒙特卡罗方法简介

一、蒙特卡罗方法的基本原理 蒙特卡罗方法的基本原理是:把所求解问题的结果转化为某一随机事件的概率,并经过统计试验,求出该事件在多次重复试验中出现的频率,以此作为概率的近似值,从而获得所求答案的近似解.因此,蒙特卡罗方法的核心是进行统计试验,所以这个算法又称为统计试验法[1].随机试验的具体方式称为试验概型.下面用计算圆周率。作例子来说明试验概型的设计和基本计算原理的应用. 设有一半径为R周长为C的圆,其面积S为 S=(1/2)RC=πR2,(1)式中π=C/2R是圆周率.上式中若R=1,则 S=π,(2)所以圆周率又等于半径为1的圆的面积.现在…     

球形黑腔辐射输运问题的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟六孔球形黑腔中的辐射输运, 研究靶球辐照均匀性问题. 对于几何结构简单的解析模型, 研究了不同黑腔靶球半径比的靶球辐照均匀性变化规律, 得出的结论与解析的“视因子”方法给出的一致. 对于几何结构复杂的黑腔模型, 如放置有挡板的模型, 解析方法计算困难, 但利用蒙特卡罗方法仍然能够准确模拟计算. 不同挡板大小的理论模型计算结果表明, 挡板对X光输运到靶球表面的分布状况有明显的影响, 如果设置得当则可以提高X光利用效率并显著改善靶球辐照均匀性, 否则可能严重破坏靶球辐照均匀性. 因此, 黑腔中的挡板位置及大小需要精心设计. 应用表明, 蒙特卡罗方法对于具有复杂结构的黑腔辐射输运问题具有很好的适应性.     

用光学方法产生随机数的蒙特卡罗计算

蒙特卡罗(Monte Carlo)方法[1,3]是通过随机变量求解数学、物理、工程技术问题的数值方法.它的基本思想是:首先建立一个与实际问题或过程有关的概率模型或随机过程,使它的参数等于问题的解,然后通过对模型(或过程)的观察成抽样试验来计算所求参数的统计特征,最后给出所求解的近似值,而解的精确度可用估计值的标准误差来表示. 蒙特卡罗方法的优点在于能解决一些用经典方法难于求解的问题,尤其适合于求多维问题的解,例如求解高维线性代数方程组,计算效率比用经典方法高得多.此外,蒙特卡罗方法具有很大的灵活性,在计算数学中,很多不同类型的问…     

微波器件微放电阈值计算的蒙特卡罗方法研究

为了精准快速地计算微波器件中微放电效应的阈值,在传统蒙特卡罗方法的基础上,提出了三种不同的蒙特卡罗方法,分别对二次电子的初始能量、出射角度和初始相位等参数进行随机,结合四阶龙格-库塔法和Furman模型计算电子的运动轨迹和单次碰撞产生的二次电子发射系数,然后应用不同的方法计算有效二次电子发射系数作为微放电效应的判据.以平板传输线TEM模式为研究对象,采用四种不同的蒙特卡罗方法计算微放电阈值,并与统计模型结果进行对比.结果表明单电子-多碰撞蒙特卡罗方法误差最小,而且稳定性最好.     

热辐射输运问题的隐式蒙特卡罗方法求解

热辐射与物质相互作用及辐射光子在物质中的传输是惯性约束聚变研究中的重要课题. 介绍了基于隐式蒙特卡罗方法的辐射输运方程,在该方程的积分-微分形式基础上,推导了利于蒙特卡罗方法模拟的等价的积分输运方程;基于积分方程设计数值模拟流程,编写三维蒙特卡罗数值模拟程序;针对热辐射输运典型问题及benchmark问题开展了数值实验,计算结果验证了方法的适应性及程序的正确性. 关键词： 热辐射 惯性约束聚变 输运方程 隐式蒙特卡罗     

混浊介质多光子激发荧光显微成像的蒙特卡罗模拟

将蒙特卡罗方法与几何光线追踪技术相结合用于研究样品混浊特性对多光子激发蒌光显微成像的影响。推导了模拟多层样品显微成像的数学模型,给出了用程序框图表示的基本仿真系统骨架,对传统蒙特卡罗方法的改进有效地增强了对聚焦光束的模拟能力,初步的模拟结果说明了混浊介质散射特性对显微成像的显著影响。     

穆斯堡尔谱蒙特卡罗解析方法

蒙特卡罗方法是在1946年由美国人Noriman 设计的一个中子连锁反应的程序,他命名此程序为蒙特卡罗(Monte-Carlo)。随着科学技术的发展和大型高速电子计算机的出现,蒙特卡罗方法成为研究随机现象的一个有力的方法。近年来蒙特卡罗方法发展很快,现已成为计算数学和物理实验中不可缺少的组成部分,蒙特卡罗方法在许多研究领域中都有应用的实例。同样在穆斯堡尔谱学数据处理和分析工作中,蒙特卡罗方法也逐步受到人们的重视.     

用蒙特卡罗方法计算光通过薄层随机分布粒子的散射

本文利用蒙特卡罗方法计算准直光束通过薄层随机分布粒子散射的透射和反射光强,并和输运理论的扩散近似结果做了比较。当散射接近各向同性时两者符合良好。当散射明显地成为各向异性时,蒙特卡罗方法的结果是合理的,而输运理论的扩散近似失效。     

用区域分解算法结合蒙特卡罗法求坦克温度场和红外辐射出射度

本文将区域分解算法和蒙特卡罗法相结合，求坦克温度场和红外辐射出射度．采用蒙特卡罗法计算辐射传递系数，可以考虑界面的复杂辐射特性，如：镜反射、各向异性发射、各向异性反射等；可直接考虑界面的复杂几何特性，如:相互遮挡、太阳入射方向上的投影面积等．引入辐射传递系数，分离了计算的难点，使得在时间域（计算步骤）上能把整个问题分解为若干个子问题并行处理、在空间域（计算区域）上将坦克分解为若干个子区域，缩小计算规模，并可使用多个处理器并行计算；同时减轻了蒙特卡罗法编程的难度，缩短了计算时间．     

中子厚针孔成像数值模拟研究

为了解决成像的针孔设计问题，基于蒙特卡罗方法建立了一套模拟中子针孔成像过程的程序，并且通过编写的图像显示程序可以直观地观察到记录介质所成的二维图像，同时可以对图像的某些参数进行判读. 关键词： ICF 蒙特卡罗 半影成像 点扩散函数     

蒙特卡罗方法的两个基本问题

随机数的产生和概率分布的随机抽样方法,是蒙特卡罗方法的两个最基本的问题。对这两个问题的处理目前仍然因循60年前蒙特卡罗方法诞生初期的技术途径,因此长期受一些无法彻底解决的问题所困扰,同时也面临一些新问题的挑战。分析了上述问题,分别对随机数的产生和任意分布的抽样方法给出了新的技术解决途径。The producation of random number and the sampling of random distribution are two foundational problems in Monte Carlo Mothed. In this paper, we carry out some new ways to treat the problems.     

非线性中子输运问题的蒙特卡罗模拟

针对考虑中子之间相互碰撞的非线性中子输运方程,提出一种线性化近似处理方法,导出相应的积分输运方程,利用蒙特卡罗方法求解此方程,数值实验表明算法的有效性,为研究超高能中子产生与输运问题提供了必要的模拟工具.