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基于相空间的复杂物理场建模与分析方法

许爱国, 宋家辉, 陈锋, 谢侃, 应阳君

计算物理 2021, 38 (6): 631-660. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8379

摘要（382）

HTML （169995）

PDF （39020KB）（1621）

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。

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一个三维多松弛时间全速域格子Boltzmann模型

陈锋, 许爱国, 张广财, 焦培刚

计算物理 2018, 35 (4): 379-387. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7680

摘要（413）

HTML （3）

PDF （1731KB）（1315）

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.

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一个高效的离散Boltzmann爆轰模型

张玉东, 许爱国, 张广财, 祝成民

计算物理 2016, 33 (5): 505-515.

摘要（579）

HTML （2）

PDF （4131KB）（1678）

构建一个适用于爆轰过程模拟的离散Boltzmann模型.该模型由一个离散Boltzmann方程和一个唯象反应率方程构成；在物理建模上，它等效于一个传统Navier-Stokes模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型.与传统流体模型相比，它能够提供更多的动力学和动理学信息.该模型采用16个离散速度，相比于使用33个离散速度的模型具有更高的运算效率，模型中引入了额外自由度，通过调节额外自由度的数目，可以模拟各种不同比热比的爆轰.采用爆轰问题中的一些经典算例对所建立的模型进行数值验证.结果表明：该模型不仅对传统流体模型所能模拟的爆轰问题有效，而且能够用于一些传统流体模型不能描述的非平衡过程，有利于对爆轰问题的深入研究.

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面心立方铜晶体中空洞生长与贯通的尺寸效应

庞卫卫, 张广财, 许爱国, 卢果

计算物理 2011, 28 (4): 540-546.

摘要（389）

PDF （969KB）（1330）

利用分子动力学方法模拟沿拉伸方向排布的两个空洞在单轴拉伸作用下的动力学行为.着重研究不同尺寸空洞对其拉伸贯通过程的影响.结果表明,不同尺度的空洞都是通过空洞表面发射位错环长大与贯通的.空洞在弹性阶段沿加载方向缓慢长大,在塑性阶段沿垂直方向生长后形成类八面体形状.随空洞尺寸的减小,临界屈服应力逐渐增大.当半径较大时,位错对称成核、迁移,空洞沿加载方向被拉长,演化过程相似;当半径较小时,位错不对称成核,空洞沿垂直方向被拉长.空洞生长分为弹性变形、独立长大、融合贯通和平稳生长四个阶段.独立生长阶段随尺寸的减小逐渐缩短甚至消失.

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一个一维CI相变模型的进一步研究

许爱国, 王光瑞, 陈式刚, 张广才

计算物理 1998, 15 (4): 397-402.

摘要（209）

PDF （249KB）（965）

对一个一维CI相变模型进行进一步研究。外势周期D具有一个临界值Dc。D < c时的相图与D > c时的相图非常地不同。当D < c时,相图随D而变化,且在D的大部分区域显示出Farey树结构。当D > c时,相图不再变化,且不满足Farey树结构。通过有效势F(u)研究了相变过程。

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X射线激光在等离子体中传播过程的简化模拟研究

李英骏, 许爱国, 彭翰生, 林彬, 扬上金

计算物理 1998, 15 (1): 48-52.

摘要（229）

PDF （226KB）（969）

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。

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用有效势方法研究一个CI相变模型

许爱国, 王光瑞, 陈式刚

计算物理 1997, 14 (S1): 521-523.

摘要（342）

PDF （138KB）（946）

使用一个具有实际意义的双阱势作为原子间作用势、受扰余弦势势作为外势,引入一个新的FK类模型,用有效势方法研究其相图。发现了一系列新奇的、复杂的,但同时又有一定规律可循的相结构。

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