ECR微波等离子体离子输运的数值模拟

建立了ECR微波等离子体源离子输运的平板和圆柱模型,对离子历经的空间区域的输运过程进行了数值研究。采用Monte Carlo(M-C)方法模拟了存在外磁场情况下,离子离开开放电室后历经中性区、鞘层区、最后被加负偏压的工作表面吸收的全过程,考虑了离子与中性粒子的电荷交换碰撞玫弱性散性,统一处理了中性区和鞘层区电势的衔接,采用曲线拟合,电势自洽迭代方法把中性区和鞘层区衔接起来,得到了光滑自治的电势分布曲线和鞘层区不同位置处的速度分布、能量分布及角分布。     

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.     

基于神经网络的粒子输运问题高效计算方法

蒙特卡罗方法是求解粒子输运问题的有力工具之一,其局限性在于为达到精度要求需模拟大量粒子,计算耗时长,这阻碍了该方法的进一步应用,尤其在需快速响应的情形.本文结合神经网络和若干蒙特卡罗方法基本原理发展了一种计算方法,能够实现源分布可变,几何、材料和目标计数不变的中子输运问题的快速准确求解.首先,为高效生成用于神经网络训练的数据,利用重要性原理实现在同样模拟次数基础上有效扩充训练数据集容量,在一定程度上克服了使用蒙特卡罗计算获取训练数据耗时长的缺点.进而,基于目标计数是源分布与重要性函数乘积积分的事实,设计了利用神经网络实现快速输运计算的策略.该网络的输入是中子源项,输出是目标计数,在几何、材料和目标计数固定的情况下,该神经网络可重复使用,根据新的源项快速准确得到目标计数.本文所提出方法的原理和框架同样适用于其他种类粒子的同类型输运问题.基于若干基准模型的验证表明,训练得到的神经网络能在不到1 s的时间内得到目标计数,且与蒙特卡罗大样本模拟得到基准结果的平均相对偏差均低于5%.     

偏滤器靶板附近氦输运的蒙特卡洛模拟

本文用Monte Carlo方法模拟了偏滤器扁平抽气收集板附近区域的氦原子输运。考虑了氦原子被电子碰撞电离,氦原子与等离子体离子之间的弹性散射等原子过程以及离子的热运动和沿磁力线的流动。计算表明当偏滤器等离子体密度在7cm距离内从里向靶板逐渐增加约4.7倍,而温度分布保持不变时,氦灰返回靶板的几率比密度在7cm内向靶板递减4.7倍的通常正分布提高约45％。磁力线与靶板的交角、靶板的温度,边缘等离子体鞘层电位以及不同的靶材料对氦返回靶板几率的影响作了比较。得到的结果对托卡马克聚变裂变增殖堆孔栏和偏滤器工程设计有参考价值。     

粒子输运蒙特卡罗模拟现状概述

蒙特卡罗(MC)方法发展已有60多年历史,广泛应用于核科学及相关领域.MC方法超强的几何处理能力,使用精密的连续点截面参数,能够模拟各种复杂几何系统内的中子、光子、电子、α粒子、质子及其耦合输运问题.随着计算机的快速发展,通过大规模并行计算,MC方法及程序已成为模拟各种粒子输运问题的首选工具.     

ECR微波等离子体源离子输运的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法，模拟了ＥＣＲ微波等离子体源中离子离开放电室后历经中性区，鞘层区，最后被加负偏压的工件表面吸收的全过程。研究了鞘层外界处的衔接问题，得到了自洽电势分布和鞘层区不同位置处的速度分布，能量分布与角分布。同时，讨论了磁场对鞘势的影响。     

随机中子输运方程解析解的改进

在研究核材料安全、核反应堆启动、脉冲堆爆发脉冲等待时间概率分布等具有弱源的中子可增值系统时，通常用随机中子输运理论研究弱中子源引起系统发生持续裂变链的统计涨落行为，Pal、Hansen、陈式刚等都在点堆模型的基础上给出了详尽的理论分析结果。根据Bell的理论也可以用考虑了中子位置和速度（x,v），功相空间的非线性微分一积分随机中子输运方程通过S-N方法数值解方法进行此类问题的研究。     

数值模拟输运问题的一种破开算子方法

本文通过破开算子方法,把二维输运问题的控制方程破开为对流问题和扩散问题。在任意四边形网格的离散下,用特征线法解对流问题,并采用伽辽金加权余量法,从而有效地减少插值所引起的数值阻尼,提高计算精度。用有限单元法和迭代计算格式解扩散问题。由于采用了辛普生积分公式,在每个时间步长都不需要求逆矩律,节省了计算时间。算例表明,本文数值模拟结果与精确的理论解吻合较好。     

深穿透粒子输运问题的自适应抽样方法

屏蔽计算中的深穿透问题一直是蒙特卡罗计算的一个难题,研究了一种发射点作为驿站的随机游动机制,推导了相应的自适应抽样方法。其主要优势在于,在蒙特卡罗方法求解粒子输运的同时,利用已经获得的信息,自适应地控制各次抽样数,不断完善计算进程。通过对碰撞点引进重要性函数,实现发射点作为驿站的重要性抽样,并结合自适应控制达到最佳抽样状态。数值结果表明:基于发射点作为驿站的自适应抽样方法,在一定程度上克服了深穿透计算中估计值偏低现象。相应的重要函数抽样方法获得了满意的结果。     

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.     

ZnS型薄膜电致发光器件输运过程的解析能带模拟

采用解析能带模型对ZnS型薄膜电致发光器件的输运过程进行了Monte Carlo模拟.利用分段的多项式拟合了ZnS的实际导带结构,计算了能态密度和散射速率.以这些结果为基础,模拟了ZnS中的电子输运过程.通过比较,这一模型既具有非抛物多能谷能带模型运算速度快、使 用方便的优势,又具有与采用全导带模型相近的计算精度.进而,讨论了能带模型对模拟结 果的影响,发现色散关系与能态密度均对模拟结果有较大影响.     

用Monte Carlo方法模拟闪锌矿相ZnS电子的输运特性

用Monte Carlo方法模拟闪锌矿相(zinc blende)ZnS电子的输运特性.实验采用的是非抛物线模型计算电子的能带结构,模拟包含了声学声子散射,极性光学声子散射,压电散射,电离杂质散射,能谷间散射以及自散射等散射机理.通过模拟得到了ZnS材料的平均漂移速度、平均电子能量随电场强度变化的曲线图,以及总散射率随电子能量变化图,并将结果与文献报道的模拟结果[1]进行比较得出:本实验方法具有模型简单,计算速度快,获得结果比较准确的优点.     

空间辐射效应的蒙特-卡罗模拟

 概述了天然宇宙空间的辐射环境,简要地分析了辐射效应机制,在辐射效应的蒙特-卡罗模拟中对靶材料作了无定形假设,入射粒子在靶材料中的弹性能量损失采用经典二体散射公式,非弹性能量损失高能时采用Beth-Bloch公式,低能时采用Lindhard-Scharff公式,中能时采用插值公式,撞出晶格原子引起的次级损伤用Kinchin-Pease模型计算,最后对100KeV硼离子入射于硅材料引起的辐射效应进行了模拟计算,并给出了计算结果和分析。     

直接模拟蒙特卡罗法对连续流体传热和流动的模拟

直接模拟蒙特卡罗法在稀薄气体模拟中获得了成功的应用。然而,在处理连续介质传热和流动问题时,模拟的速度极大地制约了该方法的应用。尤其对于大系统的连续流动,该方法的收敛速度几乎无法实现。鉴于此,本文通过引入超粒子,对直接模拟蒙特卡罗方法进行改进,并将其应用于连续介质传热和流动模拟之中。     

HL-1M托卡马克氦输运和排除

研究了HL－1M托卡马克常规欧姆放电和改善的束状态下的氦输运和排除,并与一维蒙特卡罗中性氦输运程序IDHET的计算结果进行了比较。实验结果表明,真空泵能有效地抽除辉光放电清洗后在剩余气体中的氦,使真空室内的氦趋于一个较低的固有水平。在改善约束实验中,发现氦有积累增加的趋势,氦谱线发射强度径向分布峰向内移,在对总体约束影响很小的情况下,利用低水平的MHD扰动,采取LHCD与ECH辅助加热功率组合等进行了一些选择性排氦实验,并对将来堆条件下或HL－2A装置上利用射频场有质动力改善排氦效率的前景进行了讨论。     

蒙特卡罗模拟中三维介质辐射对称性检验

蒙特卡罗方法是数值模拟中一个很常用的计算方法,应用范围很广泛,并常常作为数值仿真算法的基准.概率模型和伪随机数发生器是蒙特卡罗法中两个很重要的组成部分,它们决定了蒙特卡罗法的正确性和计算精度.本文提出了一种比较充分的检验方法-三维介质辐射对称性检验法,它可在不同条件下对各种伪随机数程序进行无限制的检验,在更精细的层次上区分伪随机数发生器的优劣,同时还可检验概率模型的正确性.     

6H-SiC电子输运的Monte Carlo模拟

从实际测量和单粒子Monte Carlo模拟两个方面研究了6H-SiC的电子输运规律,在模拟中考 虑了6H-SiC主要的散射机理,模拟的结果体现了6H-SiC具有良好的高温和高场特性以及迁移 率的各向异性,其横向迁移率和纵向迁移率相差近5倍.模拟结果和实验数据的对比说明了对 6H-SiC输运特性的模拟是正确的. 关键词： 6H-SiC Monte Carlo模拟 迁移率 散射机理     

横向磁场对辉光等离子体阴极区电子输运过程的影响

本文动用改进的蒙特卡罗技术，研究了横向磁场对氦气直流辉光放电阴极区电子输运过程的影响。     

高能质子单粒子翻转效应的模拟计算

在分析质子与硅反应的基础上,提出质子单粒子翻转截面理论计算模型,建立了模拟计算方法.计算得到了不同能量的高能质子在存储单元的灵敏区内沉积的能量.指出高能质子主要通过与硅反应产生的重离子在存储单元灵敏区内沉积能量,产生电荷,导致单粒子效应,得到了单粒子翻转截面与质子能量以及随临界电荷变化的关系.并将计算得到的单粒子翻转截面与实验数据进行了比较.