一个三维多松弛时间全速域格子Boltzmann模型

构建一个既适用于低速不可压流体又适用于高速可压缩流体的三维自由参数多松弛时间格子Boltzmann模型.模型中,根据SO（3）群的不可约表述基函数构造转化矩阵,根据恢复可压Navier-Stokes方程的需要选取非守恒矩平衡值.通过von Neumann稳定性分析模型参数对数值稳定性的影响,并给出建议选择范围.模型经过基准问题的验证,模拟结果与解析解及其它数值结果符合较好.     

Multiple-Relaxation-Time Lattice Boltzmann Approach to Richtmyer-Meshkov Instability

The aims of the present paper are twofold. At first, we further study the Multiple-Relaxation-Time (MRT) Lattice Boltzmann (LB) model proposed in [Europhys. Lett. 90 (2010) 54003]. We discuss the reason why the Gram-Schmidt orthogonalization procedure is not needed in the construction of transformation matrix M; point out a reason why the Kataoka-Tsutahara model [Phys. Rev. E 69 (2004) 035701(R)] is only valid in subsonic flows.The von Neumann stability analysis is performed. Secondly, we carry out a preliminary quantitative study on the Richtmyer-Meshkov instability using the proposed MRT LB model. When a shock wave travels from a light medium to a heavy one, the simulated growth rate is in qualitative agreement with the perturbation model by Zhang-Sohn. It is about half of the predicted value by the impulsive model and is closer to the experimental result. When the shock wave travels from a heavy medium to a light one, our simulation results are also consistent with physical analysis.     

多孔材料冲击特性的数值研究

使用物质点方法对多孔材料的冲击响应过程进行模拟研究.重点考察了孔隙度、冲击波强度和空隙平均大小对波后物质状态参量的影响,计算了局域旋度和散度随时间的演化及其涨落. 研究表明,在孔隙度较低时, 波后系统可以达到一个近似动力学平稳态,下游区域的空隙反射回的稀疏波使得物理量随时间轻微振荡.在孔隙度较大时, 波后物质不易被压实, 冲击波的衰减明显.在孔隙度一定的前提下, 更大的平均空隙导致波后系统温度的进一步提高.冲击波的衰减速率依赖于孔隙度、平均空隙大小和冲击波强度.局部湍流和体积耗散是非均匀材料中机械能转化为热能的重要机制;加载的冲击波越强, 材料的多孔特征越显著.压强、密度、温度、粒子速度趋于或远离平衡的节奏并不同步.      

X射线激光在等离子体中传播过程的简化模拟研究

对于电子密度为线性分布的等离子体,在几何光学近似下,通过简化模型研究了X射线激光的传播和增益过程,并给出了计算X射线激光的偏转角、发散角和最大光强的简单方法。其结果与理论模拟和实验结果都符合得比较好。     

Comparison Study on Characteristic Regimes in Shocked Porous Materials

We perform a comparison study on characteristic regimes in shocked porous materials whose mechanical properties cover a wide range. Via the Minkowski functional analysis, it is found that different materials may show the same fractional size of characteristic regimes in the shock-loading procedure, even if one uses the same threshold value to define those regimes. Characteristic regimes in the material with larger initial yield are more dispersed. For a fixed shock strength, there exists a material strength with which the shock wave reaction contributes the maximum plastic work. With the decreasing of shock strength, this material strength becomes smaller. These observations may present helpful indications for new material designs.     

分子动力学中应变分析的统计矩方法及应用

分子动力学模拟研究金属的力学性质, 需要采用合适的应变分析方法研究金属的变形特征及其演化规律. 金属材料复杂变形的局部应变特征缺乏简便有效的分析手段, 整体变形也没有合适的描述方法. 本文提出分子动力学中应变分析的统计矩方法, 通过统计矩建立了微观量和宏观应变的关联. 在单晶单轴加载、纳米多晶剪切和冲击加载下的应用表明, 矩应变分析方法可以很好的描述和评估材料的局部变形和整体变形特征, 并通过应变不均匀度鉴别材料的局部塑性变形和弹性变形, 是深入研究复杂结构材料变形机理的一种有效的通用分析方法.     

有效势方法及其在两个FK模型中的应用

本文从实用的角度分析有效势的具体算法，定义了转数ω和圈数Ω，给出了原子链的恢复方法及ω的计算方法，作为数值计算实例，研究出两个推广的ＦＫ模型的基态。     

基于相空间的复杂物理场建模与分析方法

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${\bar d}$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/${\bar d}$）。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。     

相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展

概述相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展.这部分研究内容,根据系统的成分,可分为单介质的两相分离和多介质的相分离;根据物理建模,可分为基于传统流体模型的LBM(lattice Boltzmann method)数值模拟和相分离系统的动理学建模与模拟;根据研究的侧重点,可分为方法(模型)研究和相分离过程研究.离散Boltzmann模拟所提供的非平衡行为特征为区分相分离的两个不同阶段提供了一个简洁、有效的物理判据,可用于不同类型界面的甄别与追踪技术设计.     

铜晶体中类层错四面体的结构及其演化

运用分子动力学方法,研究了金属铜单晶中不同形状的Frank位错环演化形成的各种类层错四面体稳定构型.对其形成过程的细致分析表明,这些稳定构型都可以用统一的位错分解和位错反应过程来解释.模拟结果表明,在零温下各种Frank位错环存在各自的临界尺寸,小于临界尺寸的Frank位错环不能长成类层错四面体结构.对梯形、六边形等Frank位错环演化过程的模拟表明,在形成稳定类层错四面体的过程中,存在位错生长和回缩的振荡现象.振荡现象是由于位错间的排斥和吸引相互作用不同步或弹性波传播的延迟效应引起的. 关键词： 层错四面体 位错 分子动力学