二维三温Lagrange流体力学计算中时间步长的自动控制

为解决多介质可压缩二维三温流体力学计算中时间步长的控制问题，提出了控制时间步长的多种约束条件：     

二维三温流体力学数值模拟程序的并行化

基于消息传递,通过设计并行算法和组织网格划分,实现了二维三温流体力学Lagrange数值模拟串行程序(Lared-Ⅰ)的并行化。结合物理问题特性和程序的执行特征,设计了动态负载平衡方法,进一步提高并行计算性能。并给出两个并行计算环境上的数值实验结果。     

二维三温辐射流体力学拉氏计算中的子网格压力方法

研究对应于电子压、离子压、光子压的扰动隅角力的计算方法,提出二维三温辐射流体力学拉氏计算中的两种子网格压力方法,即基于状态方程和基于几何的方法.数值试验表明,这两种方法均能很好地抑制二维三温辐射流体力学拉氏计算中出现的网格非物理畸变.     

二维三温辐射(磁)流体力学拉氏计算中的人工粘性分裂技术

针对使用边粘性和张量粘性进行二维三温辐射(磁)流体力学拉氏计算时激波处离子温度出现非物理尖峰的问题,提出一种人工粘性分裂技术,将人工粘性耗散能量按照电子压和离子压的比分成两部分,并分别加在电子内能和离子内能上.在二维三温辐射磁流体力学程序MARED上实现该技术,并对Z-pinch的内爆动力学过程进行数值模拟.消除了模拟结果中激波处离子温度的尖峰.     

二维三温能量方程的部分Newton迭代法

符尚武等对二维三温能量方程提出了一种9点差分格式，它适用于任意三维网格。但他们用非线性块Gauss—Seidel方法求解所得的非线性代数方程组，收敛得非常慢且经常不得不因为迭代某些次数后仍不收敛而缩小时间步长。     

二维三温流体力学高性能计算方法研究及程序研制

靶球在辐射驱动下内爆的物理过程是惯性约束聚变（ICF）研究的重要组成部分之一。由于流场的大变形和物理力学过程的复杂性,相关的数值模拟具有相当大的难度。根据研究工作的需求,符尚武等人克服了数值模拟方法上的重重困难,研制成功了二维三温流体动力学程序-LARED-I第一版。该程序是ICF数值模拟中主要的大型程序之一,在应用中取得了多方面的成果。     

移动网格方法求解二维流体力学方程组

移动网格方法是求解发展方程的一种方法，它根据物理解的变化，随时调整网格的疏密。在流体力学问题中，由于激波、接触间断等变化剧烈的区域在全流场中只占很小一部分，使用移动网格方法可以在不减少计算精度的情况下，较大地减少计算量。     

二维三温耦合差分方程组的解法

针对二维三温耦合热传导差分议程组的特点,给出并比较了块G－S算法与ICCG算法,数值结果表明,ICCG算法的收敛速度比块G－S算法的收敛速度可以快数千倍,并且,在二维激光黑腔靶耦合的数值计算中,如果能够实现向量化计算,使用ICCG方法将会大大提高数值模拟的计算效率。     

基于自相似模型的二维X射线激光等离子体流体力学

从自相似方法出发,建立了简化的二维X射线激光等离子体流体动力学模型. 利用该模型研究了平板靶X射线激光的二维流体力学行为. 研究表明,当激光作用结束后,经过一段时间的演化电子密度和温度沿线聚焦方向逐渐达到平衡,该结果对X射线激光的优化设计具有重要意义. 关键词： X射线激光 二维流体力学计算 自相似方法     

二维三温能量方程组的高效代数解法

针对二维三温能量方程九点格式离散后形成的非线性方程组,研制了高效求解的代数解法器.主要思想是在部分Newton-Krylov(PNK)方法和Jacobi矩阵自由的Newton-Krylov(JFNK)方法的框架下,结合非精确Newton类方法和预条件Krylov子空间方法进行高效求解.数值结果显示,PNK方法比非线性块Gauss-Seidel方法快6倍以上,在PNK框架下比较了3种预条件子和4种Krylov子空间方法,得出不同组合的最佳方案.还比较了JFNK方法和PNK方法.     

二维三温能量方程的差分格式及平面靶数值模拟

通过统一二维直角坐标与柱坐标下三温能量方程的差分格式,实现了LARED-H(laser radiationelectron dynamic holehurm)程序既可以模拟正入射激光平面靶过程,也可模拟斜入射平面靶问题,从而扩展了LARED-H程序的功能.使用发展后的LARED-H程序进行了直角坐标系下线聚焦打靶耦合过程数值模拟,给出了不同入射角度下靶等离子体的膨胀过程.     

Lagrange方法基于保正性的时间步长

对交错网格上Lagrange预估-校正显示格式的时间步长选取提出新的方法.与经典CFL稳定性理论时间步长选取方法不同,新方法考虑了原始微分方程组的非线性效应,并基于物理量保正性给出了自适应的时间步长选取方法.数值实验验证了该方法有效.     

守恒律方程组的大时间步长叠波格式

大时间步长叠波格式最初思想为LeVeque提出的大时间步长Godunov格式,通过叠加间断分解发出的强波来构造数值格式.原方法只给出了间断强波的穿越叠加方法,文章对其进行了完善,并推广到多维.针对膨胀波提出了一种网格单元分解法可以自动满足熵条件,避免出现非物理解.给出了格式的具体计算公式,并用单个守恒律方程、一维/多维Euler方程组进行了数值计算.计算结果表明,新格式除了可以采用大时间步长的优点外,在一定范围内随CFL数增加其耗散反而更低,因而对激波接触间断膨胀波的分辨率更高.     

New Feedback Control Model in the Lattice Hydrodynamic Model Considering the Historic Optimal Velocity Difference Effect

A feedback control model of lattice hydrodynamic model is proposed by taking the information of the historic optimal velocity into account for the traffic system. The modern control theory is applied for the linear stability condition with feedback control signal. The result shows that the stability of traffic flow is closely related to the information of the historic optimal velocity. Furthermore, numerical simulations conform that the new feedback control did increase the stability of traffic flow efficiently, which is in accord with theoretical analysis.     

基于分步区域增长算法的图像自动分割方法

利用遥感图像进行海上目标检测,关键的问题之一就是陆海分离。如果采用传统的阂值分割方法,在陆地一些灰度较低的区域容易造成误分割。分裂合并算法可以解决误分割的问题,但是这种算法对于海面上的船只、珊瑚礁等干扰因素会产生一些空隙及孤立区域,所以要采用一些数学形态学的方法去干扰。而数学形态学的方法会损失图像的边缘信息量。为此提出了分步区域增长算法进行图像自动分割,通过海面陆地两次区域增长,成功地提取出了主体陆地区域。实验结果表明,该方法可以很好地分离出图像上的主体陆地区域,并有较快的处理速度。     

Lagrangian Particle Approach to Large Eddy Simulations of Hydrodynamic Turbulence

The flux of energy from large to small scales in hydrodynamic turbulence controls the dissipation of energy at a given scale in the fluid. An accurate parametrization of this flux is a prerequisite in order to devise reliable methods to simulate turbulent flows without resolving all the scales of motion. This problem is discussed in the context of a particle method based on the Smooth Particles Hydrodynamics algorithm. Motivated by the von Karman–Howarth–Kolmogorov exact relation for the energy flux, and by Lagrangian dynamics considerations we postulate an energy transfer term which is quadratic in the velocity and formally time reversal invariant. The numerical simulation of the model however is observed to spontaneously break the time reversal symmetry, demonstrating that the proposed term acts on average as the desired eddy damping.     

基于二维细分技术的时栅信号处理系统设计

为了提高时栅位移传感器的动态性能及测量精度,提出了一种基于FPGA和二维细分技术的时栅位移传感器信号处理系统。利用二维细分技术对插补脉冲进行倍频处理,降低了对插补脉冲频率的要求,通过倍频后的高频脉冲插补时栅感应信号和参考信号之间的相位差完成了时栅角位移的测量,提高测量精度。该系统在FPGA内基于NiosII软核完成数据的采集和处理,简化了系统,并加入自定义指令提高了数据处理效率。实验表明,采用该系统后,时栅位移传感器在960MHz插补脉冲下测量误差峰峰值为±1.3″,实现了时栅的高精度角位移测量。     

Control Strategy of True Time Delay Lines

This article presents the control of adjustable true time delays applied to an optical beamforming system. First is introduced the response of ring resonators of two and four ports and the cascade and lattice structures. The coupling factor and the phase modulation are employed as the control parameters for the adjustable group delay. The strategy of control is proposed and applied to a cascade of five ring resonators for producing wideband true time delays in the picosecond–nanosecond range with 2-GHz bandwidth and extremely low ripple. Ripples lower than 0.1% were obtained for the adjusted group delays. The proposed strategy can be simply extended if more resonators are added to increase the bandwidth of the system.