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2022年, 第39卷, 第2期
刊出日期：2022-03-25 上一期    下一期
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综述

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超强激光场中氘氚核聚变截面研究进展 吕文娟, 吴斌兵, 刘士炜, 段皓, 刘杰 2022, 39(2): 127-142.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8388 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(11679KB) ( )   超强激光技术的发展为光与物质相互作用的研究带来了历史性的机遇和拓展的空间。其中, 超强激光场辅助的原子核反应过程, 特别是对氘氚核聚变反应截面的影响越来越受到人们的关注。首先介绍近年来超强激光技术的发展及应用, 然后介绍核聚变反应截面及其影响因素, 重点综述超强激光场中轻核聚变反应截面的研究进展, 特别是强场增大氘氚核聚变截面的最新研究成果, 并展望这一研究方向的前沿发展。

研究论文

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二维球坐标系中子输运方程的一种并行SN算法 蔡颖, 张存波, 刘旭, 范征锋, 刘元元, 徐小文, 张爱清 2022, 39(2): 143-152.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8381 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5045KB) ( )   针对二维球坐标系下中子输运方程的SN算法, 提出基于(单元, 方向)二元组的有向图模型, 在已有的基于有向图的并行流水线算法基础上, 设计粒度可控多级并行SN算法。其中, 采用区域分解和并行流水线相结合的方式挖掘空间-角度方向的并行度, 提出能群流水并行方法, 并通过设置合适的流水线粒度来平衡有向图调度、通信和空闲等待开销。实验结果表明: 该算法可以有效地求解二维球坐标系下的中子输运方程。在某国产并行机1920核上, 对于96万网格、60个方向、24能群、数十亿自由度的典型中子输运问题, 获得了71%的并行效率。

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基于二维广义横向积分综合一维半解析的三维中子扩散节块法 李志勇 2022, 39(2): 153-158.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8377 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(811KB) ( )   目前, 轻水堆堆芯计算广泛采用基于横向积分技术的中子扩散方程节块展开法, 该方法需要对横向泄漏进行多项式近似而不严格, 而且堆芯设计还需要额外的精细功率重构模块用于获得组件内各栅元的功率分布。本文提出两维广义横向积分方法, 直接采用源展开以及表面流耦合方法, 可以避免上述两个不足。由于反应堆堆芯不均匀性更多发生在径向, 因此采用径向基于广义横向积分方法结合轴向常规节块法的综合方法进行三维中子扩散计算。通过基准问题的数值计算, 验证了该方法对于堆芯扩散计算的正确性和可行性。

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高压下FCC相金属氢结构稳定性和非谐效应的理论研究 王晓慧, 张平 2022, 39(2): 159-164.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8401 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5180KB) ( )   利用第一性原理分子动力学方法研究金属氢体系的非简谐效应, 给出金属氢的声子谱, 讨论金属氢声子谱的温度效应。计算得到氢的同位素氕、氘和氚的FCC相在非零温下的声子谱, 不同温度下的声子谱对比发现零温下3.6 TPa为热力学稳定的临界压强点, 而有限温度下(100 K)临界压强点降到2.8 TPa, 非简谐效应显著地改变了体系的结构稳定性和声子振动性质。

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非马尔科夫环境中各向异性海森堡自旋链的量子失协 唐诗生, 艾合买提·阿不力孜 2022, 39(2): 165-172.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8393 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2282KB) ( )   利用量子失协方法研究在非马尔科夫环境中具有时变磁场的两比特各向异性海森堡XYZ模型量子失协的动力学演化。海森堡XYZ系统的初始态为最大纠缠态 $\left|\psi_{A B}\right\rangle=(1 / \sqrt{2})(|11\rangle+|00\rangle)$ , 利用非马尔科夫量子态扩散方法解析求解非马尔科夫主方程, 得出系统的约化密度矩阵; 然后代入量子失协公式得出系统量子失协的演化动力学。讨论自旋耦合强度、环境关联系数γ和余弦磁场强度B对量子失协动力学的影响。研究发现: 当环境关联系数γ较小时, 系统的量子失协明显呈现上升趋势, 因此可以表明非马尔科夫环境具有增加系统量子失协的作用。同时较大的自旋耦合系数J和JZ以及余弦磁场强度B也具有增加系统量子失协的作用。

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大功率激光单模光纤远距离传输的注入光纤光功率限值分析 禹化龙, 王石语, 吴嘉宸 2022, 39(2): 173-178.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8373 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3913KB) ( )   对于大功率激光单模光纤远距离传输, 采用传统的受激拉曼散射(SRS)阈值作为注入光纤激光功率值取值过大。本文对单模光纤远距离传输过程中泵浦光和拉曼斯托克斯光(Stokes)光功率随注入光纤激光功率的变化进行仿真与理论分析。根据光纤中SRS产生的机理, 提出以拉曼Stokes光在单模光纤中传输的光功率变化曲线曲率极大值点对应的注入激光功率为限值, 对注入单模光纤光功率限值随着光纤长度变化进行仿真, 通过曲线拟合得出注入单模光纤激光功率限值公式, 并搭建实验系统进行验证。结果表明, 提出的注入单模光纤激光功率限值适用于大功率激光远距离单模光纤传输。

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拉格朗日方法中减小非物理熵增的方法 王丽吉, 郭虹平, 沈智军 2022, 39(2): 179-190.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8384 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(8475KB) ( )   为了减少Godunov方法在计算等熵流动问题时的非物理现象, 研究单元中心型拉格朗日方法的离散熵增问题。通过对传统数值方法进行压力修正, 提出一种基于完全离散熵不等式的通量修正方法。数值实验表明: 改进后的通量算法在计算包含膨胀波的问题时能够有效地减少原拉格朗日方法的非物理误差。

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零重力点热源马兰戈尼FTM数值模拟 孙梦营, 马明, 过海龙, 姚孟君, 徐猛, 张莹 2022, 39(2): 191-200.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8395 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(7219KB) ( )   采用界面跟踪法FTM(Front-Tracking Method), 研究点热源流场中由Marangoni效应引起的液滴运动。模拟不同的Marangoni(Ma)数下液滴的运动。研究发现液滴运动速度先迅速增大到稳定迁移速度, 而后下降, 在t=1.2时出现反转, 速度随Ma数的增加而增加。液滴内部存在与Hill球涡相同的回流。随着Ma数的增大, Hill球涡进行分裂, 且涡旋中心有轻微的移动。同时温度场末端拓扑结构出现两次分叉。第一次分叉出现在下临界Ma数, 最低温度点由滞止点跳进液滴内部; 第二次分叉出现在上临界Ma数, 内部的壳型冷却区从中心点破裂, 出现一个环面型冷却区。

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灰色系统理论在波包演化近似计算中的应用 倪嘉雨, 高德宏, 叶林峰, 冯向东 2022, 39(2): 201-211.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8361 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6012KB) ( )   基于灰色系统理论, 对波包分布进行GM(1, 1)模型时间响应函数替换, 通过变分法等数学技术得到波包波函数的模拟演化行为, 并进行误差分析和修正。在实际应用中, 只需要对其发展系数参量进行确定, 就能较好地得到波函数的近似演化行为。以高斯型波包为例, 将数学建模中的灰色系统理论引入物理学的计算当中, 提供了一种近似计算方法, 在涉及波包演化的计算中可得到应用。

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基于生成函数方法的现实网络座键渗流建模 付韬, 邬龙, 李晨光 2022, 39(2): 212-222.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8362 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1334KB) ( )   基于生成函数方法针对现实网络构建座键渗流模型, 并应用于4种有代表性的具体网络, 检验其对关键渗流指标估计的精确程度, 讨论模型估计误差成因, 同时给出其简单应用。所得现实网络渗流模型可应用于估计各类现实网络承受点边打击之后的连通状态, 也可以用来评估现实网络的整体抗毁程度。该模型处理过程简单, 预测结果精度与信息传播算法的结果精度相比可以被接受, 其计算用时则远低于信息传播算法, 具备很好的应用潜力。

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从噪声数据学习偏微分方程的复合神经网络 潘剑, 郭照立, 陈松泽 2022, 39(2): 223-232.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8364 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(9193KB) ( )   提出一种名为NN-PDE(neural network-partial differential equations)的复合神经网络方法, 用于噪声数据预处理和学习偏微分方程。NN-PDE用一套神经网络负责数据预处理, 另一套网络耦合备选的方程信息, 进而学习潜在的控制方程。两套网络复合为一套网络, 可更加高效地处理噪声数据, 有效减小噪声的影响。使用NN-PDE学习多种物理方程(如Burgers方程、Korteweg-de Vries方程、Kuramoto-Sivashinsky方程和Navier-Stokes方程)的噪声数据, 均可获得准确的控制方程。

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基于复杂网络理论的互联电网Braess悖论现象分析 张少泽, 邹艳丽, 谭秫毅, 李浩乾, 刘欣妍 2022, 39(2): 233-243.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8387 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(10803KB) ( )   为了探究互联电力网络中的Braess悖论现象, 采用二阶类Kuramoto相振子模型对电网进行动力学建模, 将两个子网通过大度节点相连构建互联电网。当两个子网间有功率传输时, 分别在两个子网内部新增传输线路探究互联电网发生Braess悖论现象的概率并分析其原因。研究发现: 当互联电网中两个子网间的功率传输达到某一临界值时, 受电子网的同步能力远优于供电子网的同步能力, 供电子网新增传输线路引起互联电网发生Braess悖论的概率远高于受电子网新增传输线路引发的Braess悖论概率。通过定义子网序参数对上述现象的产生进行深入分析。本研究对互联电网的拓扑优化具有重要意义。

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忆阻Hopfield神经网络动力学分析及其电路实现 唐利红, 贺宗梅, 姚延立 2022, 39(2): 244-252.  DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8386 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(7314KB) ( )   提出一种超多稳态忆阻Hopfield神经网络, 它仅包含3个神经元和一个多稳态忆阻突触。从理论上分析神经网络的耗散性和平衡点的稳定性, 并利用分岔图、李雅普诺夫指数谱和相位图等数值方法分析不同忆阻突触耦合强度对神经网络动力学的影响。网络参数固定时, 揭示与初始状态值密切相关的超多稳态性动力学行为。最后, 设计忆阻Hopfield神经网络的模拟等效电路, 并通过PSIM电路仿真验证MATLAB数值仿真结果。