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三维大尺度激光等离子体相互作用程序LAP3D在集束实验中的应用

刘占军, 王强, 张文帅, 李斌, 李纪伟, 曹莉华, 郑春阳, 贺贤土

计算物理 2023, 40 (2): 169-180. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8577

摘要（72）

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PDF （10718KB）（647）

针对多束激光组成一个集束情况下的受激布里渊散射(SBS)开展数值模拟研究。激光采用多种不同的束匀滑手段, 模拟得到受激布里渊散射中的多种不同现象, 包括散射光的原路返回、共用离子声波和共用散射光波, 并针对这些现象给出物理解释, 部分结果得到了实验验证。

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我和《计算物理》

王强

计算物理 2021, 38 (4): 379-380.

摘要（194）

HTML （210）

PDF （554KB）（1233）

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火星进入器小攻角飞行的静不稳定性

吕俊明, 苗文博, 黄飞, 程晓丽, 王强

计算物理 2016, 33 (3): 297-304.

摘要（362）

HTML （0）

PDF （2809KB）（1538）

针对火星探路者号进入段飞行过程,求解三维流体力学Navier-Stokes方程,采用高温真实气体模型和等效比热比完全气体模型,对气动力特性进行预测和分析,对发现的小攻角静不稳定现象开展机理分析.比较海盗号数值计算结果、文献数据和飞行试验数据,结果符合很好,验证了物理化学模型及数值方法;探路者号的升阻特性和配平特性预测数据表明,真实气体模型和LAURA数据符合很好,等效比热比模型可以较准确地计算升力和阻力系数;2°攻角飞行时,进入器沿轨道出现静不稳定,完全气体模型无法模拟,分析认为迎风区声速线在肩部的移动和背风区亚声速区的分布变化以及亚声速区泡的出现,导致激波层压力下降和肩部膨胀区的压力下降向上游的传递过程发生变化,造成表面压力分布改变,最终诱发静不稳定.

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航天器表面环境散射返回流TPMC模拟

靳旭红, 黄飞, 程晓丽, 王强

计算物理 2015, 32 (5): 529-536.

摘要（389）

PDF （2926KB）（1044）

介绍试验粒子Monte Carlo(test particle Monte Carlo,TPMC)方法,并采用该方法对4种航天器表面出气分子形成的环境散射返回流进行数值模拟.其中,圆球出气表面的计算结果与已有的DSMC(direct simulation Monte Carlo)结果一致,验证了方法的正确性.此外,对不同出气和来流条件下圆形平板、凸半球和凹半球3种航天器简化表面出气分子形成的环境散射返回流进行计算,结果表明:出气表面外形是影响返回通量比的一个重要因素;圆形平板和凹半球出气表面的返回通量比远大于凸半球表面的;凹半球表面的出气分子会直接和出气表面碰撞形成直接流污染,且其量级远大于返回流污染.因此,在航天器设计中尽可能使用凸形表面作为敏感的出气表面可以有效降低出气分子污染.

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进入轨道偏差对火星科学实验室气动力特性的影响

吕俊明, 苗文博, 程晓丽, 王强

计算物理 2014, 31 (6): 668-674.

摘要（337）

PDF （4382KB）（1286）

针对火星科学实验室(MSL)高超声速进入过程,利用三维并行程序求解流体力学Navier-Stokes方程,耦合真实气体模型,分析火星大气中真实气体效应对进入器气动力特性的影响量在进入轨道发生偏差时的变化规律.结果表明:对海盗号的计算结果与飞行数据符合很好,验证了火星大气真实气体模型和计算方法;真实气体效应影响下,激波层厚度大为减小,温度下降明显,进入器阻力系数明显增加,升力系数变化不大,俯仰力矩系数增加,基准状态下配平攻角较完全气体减小约2.2°;高度不变,Ma数增加导致阻力系数和俯仰力矩系数增大,配平攻角和完全气体的差值由1.6°增加到2.6°,表明Ma数变大时真实气体效应引起的气动力变化增强;Ma数不变,高度增加略微减弱波后化学反应,对进入器气动力特性基本没有影响.

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基于混合发展的超声速段射流式COIL的数值优化

吕俊明, 胡宗民, 姜宗林, 王强

计算物理 2010, 27 (6): 854-860.

摘要（288）

PDF （344KB）（997）

应用CFD技术,发展三维多组分化学反应流计算程序,对采用超声速段射流方式的氧碘化学激光进行数值模拟,考察分解率与增益等参考变量的详细三维分布.计算结果说明,超声速区域的高速流动以及混合效率降低使COIL无法在有限空间内完成整个运转流程;提高碘含量以加快反应速度的手段导致主流无法提供足够的载能介质,无法形成合理增益.在不改变喷管长度的前提下,提出主流无载气方式的探索,结果证明了超声速段射流方式采用无载气主流配置的可行性与优势,通过减小气流速度保证混合与化学反应在光腔上游完成,在合理的流量配比下光腔位置处可得到1.3%cm^-1的增益峰值.

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一种能克服两方程湍流模型刚性的流热一体化算法

胡海洋, 王强

计算物理 2009, 26 (5): 685-692.

摘要（264）

PDF （532KB）（1260）

使用流热一体化算法解决传统耦合算法难于处理的流场与固体温度场耦合计算问题.为保证其计算效率,提出一个简单有效的方法用以克服两方程湍流模型刚性.给出该方法的理论证明,并验证其配合多重网格提高LUSGS隐式时间推进法的计算效率.

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一种含运动固壁超声速流动的Descartes网格算法

王强, 胡湘渝, 姜宗林

计算物理 2009, 26 (4): 517-526.

摘要（364）

PDF （683KB）（1292）

提出一种Descartes网格算法,用于数值求解含任意复杂及运动固壁的超声速流动问题.采用位标集函数确定和跟踪流-固界面.引入虚网格技术处理流-固边界条件,并沿法向和切向分别进行计算.该算法简单、稳健,可与高阶有限差分格式并用.选取一组一维/二维静止或运动物体绕流算例,验证其有效性.

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压缩拐角激波/湍流边界层干扰特性分析

潘宏禄, 马汉东, 王强

计算物理 2008, 25 (5): 549-554.

摘要（317）

PDF （543KB）（1400）

用大涡模拟方法对Mach数3.0下的压缩拐角激波/湍流边界层干扰问题进行数值研究.对拐角上游平板区域边界层转捩及湍流进行模拟,设定平板区域长度,使得转捩过程于平板区域发生并充分完成,从而在拐角处产生激波/湍流边界层相互干扰,研究激波/湍流边界层的作用机理.研究表明:流场能够在非定常扰动激励下迅速转捩,并于平板区发展为完全湍流;湍流边界层与激波相互作用过程中,拐角附近分离区较层流情况明显减小;展向不同区域分离区大小差异较大,局部区域分离现象消失.

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直线感应加速器束心偏移轨迹的计算

李献文, 王文斗, 冯莉, 王强, 李平, 邓建军

计算物理 2006, 23 (4): 387-390.

摘要（248）

PDF （230KB）（1048）

给出了直线感应加速器在磁体失准情况下电子束质心运动轨迹的计算机模型.利用坐标变换求磁体失准后的三维磁场分布,并采用束包络方程和束心偏移方程耦合求解的方法计算束心的运动轨迹.磁体失准度与束流质心偏移的定量关系的计算研究对磁体安装定位及校正线圈使用是有意义的.

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计算奇异摄动法在燃烧反应系统简化中的应用

刘杰平, 程晓丽, 王强

计算物理 2005, 22 (2): 143-148.

摘要（260）

PDF （316KB）（1094）

采用计算奇异摄动法构造典型燃烧反应系统的简化化学动力模型,基于燃烧反应控制方程寻找理想基向量,借助所得理想基向量实现快慢反应模态间的解耦,并给出参与性指数、原子团指针和重要性指数等关键参数,进而构造快模态状态方程和简化化学动力模型.典型CO-CH₄-Air混合燃烧反应系统的计算结果表明,由计算奇异摄动法得到的简化燃烧反应系统是原燃烧反应系统很好的近似.

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直线感应加速器束包络数值计算模型

李献文, 王文斗, 代志勇, 冯莉, 王强, 李平

计算物理 2004, 21 (5): 467-470.

摘要（210）

PDF （205KB）（1100）

给出的直线感应加速器束输运的计算模型,能够计算束流从注入器经加速器直到最后聚焦的束包络.利用该编码可以方便地研究各种磁场位形及隙压参数对束流输运的影响.作为算例,给出了束流为3kA在长达40余米直线感应加速器的多种磁场位形下的束包络.

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可压涡卷空间演化的迎风紧致差分数值模拟

王强, 傅德薰, 马延文

计算物理 2001, 18 (4): 303-307.

摘要（356）

PDF （228KB）（1169）

从数值算法的耗散和色散特征的时空全离散Fourier分析出发,通过直接求解二维非定常可压Navier Stokes方程,将发展的5阶迎风紧致差分格式用于无约束可压平面受迫剪切层中基频涡卷空间演化过程的数值模拟.采用被动守恒标量等方法显示了基频涡卷的饱和、一次对并、二次对并等现象,据此探讨了入口来流亚谐扰动引起的初值效应问题,表明可压大尺度涡结构空间演化形态与受迫扰动方式之间存在关联.

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可压剪切层线性稳定性特征直接数值模拟

王强, 傅德薰, 马延文

计算物理 2001, 18 (2): 106-110.

摘要（269）

PDF （185KB）（1096）

基于伪随机数生成技术促生白噪声扰动,以高精度迎风/对称紧致混合差分算法求解二维/三维非定常可压NavierStokes方程,揭示了可压自由剪切层初始剪切过程中扰动的线性演化特征,以及该过程对扰动波数和方向的内在选择性.验证了所用算法的有效性,表明线性理论同数值模拟相结合是可压剪切层研究的合理途径之一.

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一类迎风紧致差分格式全离散特性分析

王强, 傅德薰, 马延文

计算物理 1999, 16 (5): 489-495.

摘要（346）

PDF （274KB）（1164）

采用Fourier分析方法,通过显式多步Runge-Kutta时间离散一维线性对流方程,导出了一类高精度迎风紧致格式全离散色散关系式。详细分析了不同CFL数下所研究差分格式的耗散、色散及相应的相速度、群速度等特性。以数值实验显示了格式较高的计算精度和分辨率。

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可压缩平面混合层稳定性数值计算

王强, 傅德薰, 马延文

计算物理 1997, 14 (S1): 413-416.

摘要（211）

PDF （192KB）（1289）

通过高阶差分求解三维可压缩稳定性方程,数值研究了时间发展可压缩平面混合层的稳定性特征。以对流马赫数为压缩性参数,以Reynolds数为粘性参数分析了二者对计算流场稳定性的影响。比较了二维和三维,无粘和粘性扰动波等情况。部分计算同相关文献进行了对比,取得了一致的结果。

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隐式TVD有限差分算法区域分裂并行实现

王强, 马汉东, 汪翼云

计算物理 1996, 13 (4): 410-414.

摘要（245）

PDF （213KB）（1049）

借助静态非重叠离散区域分裂法,研究了Harten-Yee隐式TVD差分算法在MIMD多机系统上的并行实现问题。通过对超-超喷流流场的定常数值模拟,检验了相关并行处理的收敛性和稳定性,并得到了较好的并行参数

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