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数值反应堆堆芯与E级高性能计算的科学内涵
1
作者 邓力 李刚 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期369-381,共13页
反应堆是一复杂的系统过程,是由中子场、温度场、流场、应力场、化学场等多个物理过程相互耦合的装置,这些物理场涉及从微观核反应到宏观能量释放的多尺度作用机理。随着E级(1 000PFLOPS,百亿亿次/每秒)计算机的问世,核能发展的总趋势... 反应堆是一复杂的系统过程,是由中子场、温度场、流场、应力场、化学场等多个物理过程相互耦合的装置,这些物理场涉及从微观核反应到宏观能量释放的多尺度作用机理。随着E级(1 000PFLOPS,百亿亿次/每秒)计算机的问世,核能发展的总趋势正从传统工程驱动模式向以高性能数值模拟为主转变。当前四代堆设计立足小型化和精密化,高分辨率数值模拟对提升核装置性能和降低裕量作用突出。为研究解决当前模拟软件与计算机之间存在的浮点效率低、移植周期长、模式通用难和规模扩展难等问题的办法,突破软件和硬件之间存在的编程墙和性能墙,本文通过解读美国NEAMS、CASL和ECP计划,结合团队近年在数值反应堆和高性能计算关键技术突破方面的经验,提出基于并行中间件的集成共性、发展个性的技术路线,探索一条快速提升我国自主CAE软件整体水平的途径,供业内同行探讨,以在国产超级计算机上实现核装置的精细化建模和多物理、多尺度、多过程耦合计算。 展开更多
关键词 数值反应堆堆芯 集成共性 发展个性 高分辨率数值模拟 E级计算
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芯片-系统电磁脉冲耦合的高性能全波电磁模拟 被引量：1
2
作者 王卫杰 赵振国 +2 位作者 胡少亮 李瀚宇 周海京 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期103-110,共8页
目的是研究高性能的电磁场仿真软件,对真实的芯片-系统电磁脉冲耦合过程进行高分辨率、高置信度的电磁仿真。研究重点是针对多尺度问题,突破算法的并行计算瓶颈。基于自主软件平台快速研发出仿真软件,在高性能计算平台上完成对真实复杂... 目的是研究高性能的电磁场仿真软件,对真实的芯片-系统电磁脉冲耦合过程进行高分辨率、高置信度的电磁仿真。研究重点是针对多尺度问题,突破算法的并行计算瓶颈。基于自主软件平台快速研发出仿真软件,在高性能计算平台上完成对真实复杂问题的全波电磁仿真。通过对某真实机箱内部芯片的电磁脉冲耦合仿真分析,验证了本文提出的算法的高性能、高效率的特性。 展开更多
关键词 芯片-系统 电磁脉冲 多尺度 有限元方法 并行计算
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高性能计算在目标电磁散射特性分析中的应用 被引量：5
3
作者 刘阳 周海京 +4 位作者 郑宇腾 陈晓洁 王卫杰 鲍献丰 李瀚宇 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期3-11,共9页
基于高性能计算的电磁数值模拟在目标电磁散射特性分析中发挥着越来越重要的作用.由于任一种数值方法都有一定的适用范围,不能高效处理所有问题,因此,有必要发展和集成多种数值方法,形成能够为不同类型问题的雷达散射截面(radar cross s... 基于高性能计算的电磁数值模拟在目标电磁散射特性分析中发挥着越来越重要的作用.由于任一种数值方法都有一定的适用范围,不能高效处理所有问题,因此,有必要发展和集成多种数值方法,形成能够为不同类型问题的雷达散射截面(radar cross section, RCS)计算提供高效解决途径的软件系统.文中在并行自适应结构/非结构网格应用支撑软件框架之上,充分考虑数值方法的可扩展性以及物理个性的可分离性,通过基于机理、数据的混合可计算建模和接口设计,以及算法的模块化开发,发展了多种用于RCS计算的数值方法,并将其集成到高性能电磁数值模拟软件系统JEMS中.数值算例表明了JEMS具有高效分析多种目标电磁散射特性的能力,并在大规模并行计算方面具有显著优势. 展开更多
关键词 电磁散射 雷达散射截面 高性能计算 数值方法 并行支撑框架
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JEMS-FDTD软件在电磁脉冲区域传播数值模拟中的应用 被引量：3
4
作者 鲍献丰 李瀚宇 +1 位作者 伍月千 周海京 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期74-78,共5页
电磁脉冲区域传播数值模拟是电磁环境效应分析的重要环节,面临空间尺度巨大、多辐射源、复杂地貌等技术挑战。本文介绍了三维时域全波电磁模拟并行软件JEMS-FDTD的研制进展。在大规模并行计算FDTD方法的基础上结合自适应网格技术,研制... 电磁脉冲区域传播数值模拟是电磁环境效应分析的重要环节,面临空间尺度巨大、多辐射源、复杂地貌等技术挑战。本文介绍了三维时域全波电磁模拟并行软件JEMS-FDTD的研制进展。在大规模并行计算FDTD方法的基础上结合自适应网格技术,研制了一种适应于大区域电磁脉冲传播的高效时域全波计算方法。并基于该技术实现了千km 2级城市电磁脉冲区域传播的数值模拟,获取了全空间的时域电磁场信息,验证了软件在电磁脉冲区域传播仿真应用中的可行性。 展开更多
关键词 时域有限差分方法 电磁脉冲 区域传播 自适应网格 数值模拟
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数值耗散对压气机流动分离涡模拟的影响研究
5
作者 田铖 江思雅 符松 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期145-152,共8页
分离涡模拟DES是压气机流动模拟中常用的高保真湍流模式。为了使DES准确解析湍流,数值耗散必须限制在合理范围内。然而,当前的压气机流动DES类研究工作中仍然普遍采用高耗散的迎风格式。本文首先基于DES类方法计算的各向同性衰减湍流结... 分离涡模拟DES是压气机流动模拟中常用的高保真湍流模式。为了使DES准确解析湍流,数值耗散必须限制在合理范围内。然而,当前的压气机流动DES类研究工作中仍然普遍采用高耗散的迎风格式。本文首先基于DES类方法计算的各向同性衰减湍流结果,定量比较了多种不同数值格式的耗散,证实了高耗散迎风格式严重低估中高波数湍流能量。高阶重构格式可以一定程度上改善该问题,但能量耗散仍然过高。本文在高阶重构的基础上,进一步引入自适应耗散函数修改Riemann求解器,构造了自适应耗散格式。该格式在全波数范围都能准确地预测湍流能谱。将该格式配合DES类方法模拟跨声速离心压气机流动,其预测的压比相比于三阶迎风格式,更加接近实验结果。此外,自适应耗散格式显著提高了中小尺度流动结构的分辨率。分析表明,在使用DES类方法模拟压气机流动时,有必要采用数值耗散较低的离散格式,以准确预测压气机总体性能和流动结构。本文构造的自适应耗散格式是一种良好选择。 展开更多
关键词 压气机 分离涡模拟DES 数值耗散 迎风格式 自适应耗散格式
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神光Ⅲ主机装置内爆中子和伽马辐射特性的数值模拟 被引量：3
6
作者 郑建华 晏骥 +7 位作者 苏明 赵宗清 江少恩 马彦 付元光 李刚 张宝印 邓力 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期106-111,共6页
采用三维中子-光子耦合输运蒙特卡罗程序JMCT,对神光Ⅲ主机靶场进行精细几何建模,使用该模型通过计算获得了DD内爆聚变中子及伽马射线在靶场环境的空间分布以及能谱和飞行时间谱。根据计算结果对散射中子和伽马射线的特性进行了讨论,并... 采用三维中子-光子耦合输运蒙特卡罗程序JMCT,对神光Ⅲ主机靶场进行精细几何建模,使用该模型通过计算获得了DD内爆聚变中子及伽马射线在靶场环境的空间分布以及能谱和飞行时间谱。根据计算结果对散射中子和伽马射线的特性进行了讨论,并定量分析了散射中子噪声和伽马噪声分别对下散中子产额测量和高能X射线照相的影响。研究结果表明:必须进行有效的辐射屏蔽设计才能使下散中子产额测量和高能X射线照相的信噪比优于10。 展开更多
关键词 惯性约束聚变 神光Ⅲ主机 中子 伽马 蒙特卡罗
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RDX基PBX药柱烤燃过程的数值模拟 被引量：3
7
作者 蒲翰涛 王星 +3 位作者 赵寒月 陈科全 蒋道建 路中华 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期985-989,共5页
为合理评估炸药的热安全性,采用自主编写的有限元软件—"含能材料动态响应数值模拟软件",对黑索今(RDX)基高聚物粘结炸药(PBX)药柱的烤燃过程进行了数值模拟,实现了炸药多步热分解反应的动力学过程。探索了点火区域各组份质... 为合理评估炸药的热安全性,采用自主编写的有限元软件—"含能材料动态响应数值模拟软件",对黑索今(RDX)基高聚物粘结炸药(PBX)药柱的烤燃过程进行了数值模拟,实现了炸药多步热分解反应的动力学过程。探索了点火区域各组份质量分数随温度的变化规律。结果表明,400 K时,初级热分解反应开始加速,450 K时次级分解反应明显发生,至460 K时,第三步热分解反应开始加速,气体终产物逐渐积累,当气体终产物质量分数为0.006%时,发生点火。此外,随着升温速率增加,炸药点火时间急剧衰减,中心点温度下降。 展开更多
关键词 高聚物粘结炸药(PBX) 烤燃试验 数值模拟 点火时间
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颅脑爆炸伤数值模拟研究进展:建模、力学机制及防护 被引量：6
8
作者 康越 马天 +4 位作者 黄献聪 庄茁 柳占立 曾繁 黄超 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1-36,共36页
爆炸致创伤性脑损伤是现代战争和爆炸事故中最常见的伤亡之一。近年来由爆炸波引起的轻度原发性颅脑冲击伤在士兵伤患中占大多数,引起了研究人员重视。由于伦理和技术方面的限制,人体爆炸实验难以开展,数值模拟已经成为研究颅脑爆炸伤... 爆炸致创伤性脑损伤是现代战争和爆炸事故中最常见的伤亡之一。近年来由爆炸波引起的轻度原发性颅脑冲击伤在士兵伤患中占大多数,引起了研究人员重视。由于伦理和技术方面的限制,人体爆炸实验难以开展,数值模拟已经成为研究颅脑爆炸伤的重要手段之一。合理的物理建模结合可靠的模型和参数,能够定量给出爆炸冲击波作用下人体头部和大脑的生物力学响应,揭示大脑损伤的力学机制,这些对于认识颅脑爆炸伤的生物力学特性以及单兵防护装备的设计和优化都具有重要的意义。本文旨在为研究人员提供有关原发性颅脑爆炸伤数值模拟方面研究现状的背景信息,以及在计算建模、力学机制和防护3个方面的进展。重点针对大脑的多尺度性质及颅脑爆炸伤的生物力学建模,介绍了脑组织的线弹性、超弹性和黏超弹性本构模型,人头有限元模型在大脑结构、网格尺寸等方面的发展和演化,以及颅脑爆炸伤的宏观、介观和多尺度建模和数值模拟方法。针对颅脑爆炸伤的波传播直接作用、脑血管系统的影响,以及全身响应的连续过程,分析和讨论了数值模拟得到的力学机制证据。介绍了颅脑爆炸伤防护策略的数值模拟研究进展,如提高头部封闭性的重要性、新结构和新材料的应用。最后,对当前颅脑爆炸伤的数值模拟研究和应用进行了总结,并确定了未来需要发展和改进的地方。 展开更多
关键词 创伤性脑损伤 冲击波 建模 致伤机制 防护
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基于FDTD的时域混合方法及其在天线前门耦合数值模拟中的应用 被引量：2
9
作者 鲍献丰 陈晓洁 +2 位作者 李瀚宇 刘昌 周海京 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期117-122,共6页
强电磁脉冲环境下的平台-机载天线一体化耦合计算属于典型多尺度时域电磁计算问题,采用传统的FDTD方法数值模拟时,由于精细结构的存在导致网格量巨大,计算效率低下。介绍了一种将非均匀FDTD方法与细导线FDTD方法以及多网格集总元件FDTD... 强电磁脉冲环境下的平台-机载天线一体化耦合计算属于典型多尺度时域电磁计算问题,采用传统的FDTD方法数值模拟时,由于精细结构的存在导致网格量巨大,计算效率低下。介绍了一种将非均匀FDTD方法与细导线FDTD方法以及多网格集总元件FDTD方法相结合的时域混合方法,能够有效降低计算开销,结合并行计算技术,快速计算得到天线端口上耦合产生的瞬态电压和电流响应,并将该方法成功应用于无人机平台-天线一体化前门耦合数值模拟中。 展开更多
关键词 强电磁脉冲 电磁环境效应 平台-机载天线一体化数值模拟 细导线 集总元件
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一种面向舰船结构毁伤的大变形流固耦合数值计算方法 被引量：3
10
作者 王杰 王景焘 +3 位作者 黄超 伍洋 刘娜 张磐 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期335-343,共9页
水下爆炸导致舰船结构毁伤是一个复杂的非线性大变形流固耦合过程,高精度的流固耦合计算是获得高置信模拟结果的关键。基于浸没边界思想,本文提出一种面向大变形壳理论的流固耦合数值方法,可精确刻画流固耦合界面并高效求解流固界面约... 水下爆炸导致舰船结构毁伤是一个复杂的非线性大变形流固耦合过程,高精度的流固耦合计算是获得高置信模拟结果的关键。基于浸没边界思想,本文提出一种面向大变形壳理论的流固耦合数值方法,可精确刻画流固耦合界面并高效求解流固界面约束方程。基于该方法,本文提出了完整的适用于水下爆炸舰船结构毁伤的大变形流固耦合数值计算方案,并基于大规模并行编程框架,研发形成适用于舰船结构毁伤的流固耦合大规模并行计算软件。与泰勒平板理论解和水下爆炸结构冲击响应实验数据等进行对比表明,本文方法可有效模拟大变形流固耦合工程问题,具备较高数值求解精度。在此基础上,完成了水下爆炸整船结构毁伤过程大规模数值模拟。该方法可有效应用于舰船毁伤等级评估,应用前景广阔。 展开更多
关键词 大变形流固耦合 浸没边界法 舰船结构毁伤 并行编程框架
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蒙特卡罗粒子输运软件JMCT非结构网格计算功能开发及检验
11
作者 谭笑 邓力 +5 位作者 王鑫 李瑞 付元光 史敦福 刘鹏 杨超 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2540-2545,共6页
为开展蒙特卡罗方法及程序与确定论方法及程序之间的耦合计算,针对三维通用型多粒子输运蒙特卡罗软件JMCT,新近开发了支持非结构网格输运计算功能,使JMCT软件具备计算任意三维实体组合几何、结构和非结构网格下的粒子输运问题。选取秦... 为开展蒙特卡罗方法及程序与确定论方法及程序之间的耦合计算,针对三维通用型多粒子输运蒙特卡罗软件JMCT,新近开发了支持非结构网格输运计算功能,使JMCT软件具备计算任意三维实体组合几何、结构和非结构网格下的粒子输运问题。选取秦山一期反应堆焊缝段屏蔽模型,分别采用3种几何离散处理,通过大规模并行计算取得了相近的结果,与实验测量值最大相对偏差小于14.29%,满足屏蔽对计算精度(20%)的要求,从而验证了算法的正确有效性。 展开更多
关键词 蒙特卡罗 确定论 耦合计算 结构/非结构网格 秦山一期反应堆
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局部标架的共旋Timoshenko梁单元多体动力学数值特性分析
12
作者 刘海生 张润森 +1 位作者 张腾 刘铖 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2681-2694,共14页
多柔体系统的动力学过程不仅包含结构大范围刚体运动带来的几何非线性,也存在大变形导致的几何非线性.近年来,基于李群局部标架的建模方法(local frame of Lie group,LFLG)被验证可与各类建模方法结合,能够消除刚体运动带来的几何非线性... 多柔体系统的动力学过程不仅包含结构大范围刚体运动带来的几何非线性,也存在大变形导致的几何非线性.近年来,基于李群局部标架的建模方法(local frame of Lie group,LFLG)被验证可与各类建模方法结合,能够消除刚体运动带来的几何非线性.同时,大变形导致的几何非线性也将随着空间离散加密逐渐减弱.由此,LFLG可消除多柔体系统中部件的几何非线性,刚体与柔性体惯性力、内力及其Jacobian矩阵均满足刚体运动的不变性,可有效减少单元Jacobian矩阵更新次数.但由于多体系统还广泛存在约束及载荷的非线性,LFLG方法在实际应用中是否能够提升系统整体的Jacobian矩阵复用效率尚未进行深入探讨.并且,多柔体系统通常采用变阶变步长时间积分策略求解动力学方程,算法阶数以及时间步长变化也将导致多体系统Jacobian变化,加剧了系统Jacobian复用难度.为客观分析LFLG方法在实际仿真中的数值特性,文章首先以共旋坐标建模方法为例,给出了基于李群局部标架的三维Timoshenko梁单元建模方法.较于几何精确建模、绝对节点坐标等方法,该方法能够最大复用小变形有限元方法的单元算法,可降低单元开发难度;其次,搭建了LFLG方法的变阶变步长BDF(backward difference formula)与变步长广义α积分器的计算流程,并针对小变形与大变形两种工况,分析单元弹性力及阻尼力几何非线性特性,对比Jacobian复用效率;最后,通过与全局标架算法对比,分析局部标架方法与全局标架建模方法的数值特性. 展开更多
关键词 李群局部标架方法 共旋方法 几何非线性 向后差分时间积分方法 广义α 时间积分方法
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CAP1400数值反应堆系统关键技术研究及示范应用 被引量：6
13
作者 曹良志 邓力 +13 位作者 杨波 刘宙宇 刘鹏 汤春桃 史敦福 陈荣华 田文喜 彭良辉 万承辉 张旻婉 毕光文 费敬然 许晓北 李帆 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期213-225,共13页
本文系统介绍了"大型先进压水堆及高温气冷堆核电站"国家科技重大专项课题"CAP1400数值反应堆关键技术研究"的主要研究成果。课题首先分别开发了基于确定论方法和蒙特卡罗方法的高保真堆芯物理计算程序,然后开发了p... 本文系统介绍了"大型先进压水堆及高温气冷堆核电站"国家科技重大专项课题"CAP1400数值反应堆关键技术研究"的主要研究成果。课题首先分别开发了基于确定论方法和蒙特卡罗方法的高保真堆芯物理计算程序,然后开发了pin-by-pin先进子通道分析程序和基于精细网格的燃料棒性能分析程序,以此为基础建立了物理-热工-燃料性能多物理耦合的CAP1400数值反应堆系统。利用国际基准题VERA、AP1000启动物理实验参数对数值反应堆系统进行了验证和确认,并进一步实现了CAP1400大型先进压水堆的启动物理参数、循环模拟分析和部分功率能力分析的示范应用。数值结果表明,所开发的数值反应堆关键分析软件具有很高的计算精度,可直接服务于CAP1400的设计验证、物理启动和运行支持。 展开更多
关键词 CAP1400数值反应堆 确定论 蒙特卡罗 多物理耦合
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γ射线探测器响应函数的JMCT模拟计算 被引量：5
14
作者 张玲玉 李瑞 +2 位作者 李刚 贾清刚 邓力 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期144-150,共7页
采用自主研发的JMCT软件,模拟计算了γ射线在NaI闪烁探测器中的响应函数。JMCT模拟计算了探测过程中所有的、完整的光子-电子耦合输运过程。其模拟计算的γ射线能量沉积谱、探测器响应函数,与MCNP的计算结果符合得非常好,与Berger解析... 采用自主研发的JMCT软件,模拟计算了γ射线在NaI闪烁探测器中的响应函数。JMCT模拟计算了探测过程中所有的、完整的光子-电子耦合输运过程。其模拟计算的γ射线能量沉积谱、探测器响应函数,与MCNP的计算结果符合得非常好,与Berger解析法计算的结果也基本符合,表明JMCT软件可以在探测器响应函数方面得到满意的结果,JMCT将在实验核物理、核分析技术应用等方面发挥越来越重要的作用。 展开更多
关键词 Γ射线 蒙特卡罗模拟 响应函数 NaI晶体
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JMCT光子-电子耦合输运模拟计算研究 被引量：5
15
作者 张玲玉 李瑞 +2 位作者 李刚 贾清刚 邓力 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期103-110,共8页
为满足光子-电子耦合输运应用模拟需求,自主研发了JMCT光子-电子耦合输运功能,并实现了多种光电耦合输运处理方式,以便满足不同的工程需求。利用光子-电子耦合输运典型算例验证了JMCT光子-电子耦合输运功能的正确性,并应用到了探测器响... 为满足光子-电子耦合输运应用模拟需求,自主研发了JMCT光子-电子耦合输运功能,并实现了多种光电耦合输运处理方式,以便满足不同的工程需求。利用光子-电子耦合输运典型算例验证了JMCT光子-电子耦合输运功能的正确性,并应用到了探测器响应函数模拟、闪光照相模拟计算中,表明JMCT在实验核物理、核分析技术应用等方面发挥着越来越重要的作用。 展开更多
关键词 蒙特卡罗模拟 光子-电子耦合输运 探测器响应函数 闪光照相
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JEMS-FDTD软件在运输机电磁特性仿真中的应用 被引量：3
16
作者 鲍献丰 李瀚宇 周海京 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期78-81,共4页
复杂电磁环境的研究包括多方面内容,其中飞行器的电磁环境效应研究受到了较多的关注。随着计算机技术的飞速发展,利用数值模拟技术获得飞行器电磁特性已经成为飞行器电磁环境效应研究的一个重要手段。我们将自主研发的大规模并行三维时... 复杂电磁环境的研究包括多方面内容,其中飞行器的电磁环境效应研究受到了较多的关注。随着计算机技术的飞速发展,利用数值模拟技术获得飞行器电磁特性已经成为飞行器电磁环境效应研究的一个重要手段。我们将自主研发的大规模并行三维时域全波电磁模拟软件JEMS-FDTD应用于运输机整机电磁特性仿真,计算并分析了飞机的电磁耦合散射特性,获得了飞行器在电磁脉冲照射下的时域/频域、近场/远场等电磁信息。计算中为保证精度采用了非均匀以及高阶FDTD计算技术。 展开更多
关键词 数值模拟 时域有限差分方法 并行计算 非均匀 高阶方法
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JEMS-FDTD软件在飞机HIRF仿真中的应用 被引量：6
17
作者 鲍献丰 李瀚宇 +2 位作者 伍月千 钟龙权 周海京 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期67-70,共4页
高强辐射场防护逐渐受到重视,并成为飞机设计和机载设备装机的必要条件。将自主研发的大规模并行三维时域全波电磁模拟软件JEMS-FDTD应用于飞机高强辐射场(HIRF)仿真。数值模拟中为保证计算精度,采用了非均匀网格及共形网格技术。根据... 高强辐射场防护逐渐受到重视,并成为飞机设计和机载设备装机的必要条件。将自主研发的大规模并行三维时域全波电磁模拟软件JEMS-FDTD应用于飞机高强辐射场(HIRF)仿真。数值模拟中为保证计算精度,采用了非均匀网格及共形网格技术。根据实验条件,平面波近似与实验条件差异较大,需考虑天线近场效应,故构建了球面波等效源。给出了平面波近似及球面波近似下的仿真结果与实验结果的对比,结果显示,球面波近似与实验结果更加吻合。在完成数值模拟的基础上,采用PFC方法对仿真结果与实验结果的吻合度进行了评估,评估等级与欧盟HIRF-SE项目定级相当。 展开更多
关键词 域有限差分方法 高强辐射场 球面波 近场效应
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基于ANCF的薄膜太阳帆自旋展开动力学模拟 被引量：2
18
作者 薛鹏聪 刘铖 水小平 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第2期217-229,共13页
执行深空探测任务的薄膜太阳帆在入轨展开过程中,其薄膜结构在宏观力学响应上表现出显著的拉压不对称特性。系统的动力学行为呈现出强烈的非线性特征,使其动力学建模与仿真计算面对巨大挑战。基于绝对节点坐标方法(Absolute Nodal Coord... 执行深空探测任务的薄膜太阳帆在入轨展开过程中,其薄膜结构在宏观力学响应上表现出显著的拉压不对称特性。系统的动力学行为呈现出强烈的非线性特征,使其动力学建模与仿真计算面对巨大挑战。基于绝对节点坐标方法(Absolute Nodal Coordinate Formulation,ANCF),整合张力场和不同模量弹性理论,推导了单元精确的切线刚度矩阵,提出了一种考虑不同模量的ANCF薄膜单元计算方法。在此基础上,采用第一类拉格朗日方程对薄膜太阳帆进行动力学建模,并通过可控数值耗散的广义-α算法求解动力学方程,分析了太阳帆不同结构设计参数对其展开动力学特性的影响。仿真结果验证了该方法在处理空间薄膜问题时的算法稳定性和高效性,对大型帆膜结构的系统设计有理论指导意义。 展开更多
关键词 绝对节点坐标方法 薄膜结构 不同模量弹性理论
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并行预处理有限元方法及其在系统级封装结构电磁模拟中的应用 被引量：4
19
作者 王卫杰 胡少亮 +2 位作者 郑宇腾 赵振国 周海京 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期58-63,共6页
针对系统级封装结构的电磁兼容、信号完整性分析等应用,由于结构的复杂、多尺度和多材料的特性,其大规模电磁问题模拟一直难以实现.本文中,主要展示了基于并行支撑框架JAUMIN研发的高性能电磁计算程序JEMS-CDS及其在系统级封装结构电磁... 针对系统级封装结构的电磁兼容、信号完整性分析等应用,由于结构的复杂、多尺度和多材料的特性,其大规模电磁问题模拟一直难以实现.本文中,主要展示了基于并行支撑框架JAUMIN研发的高性能电磁计算程序JEMS-CDS及其在系统级封装结构电磁仿真中采用的高效算法.针对系统级封装结构电磁仿真,我们构建了两种预处理技术:区域分解方法与正定矩阵预处理方法.数值模拟结果显示JEMS-CDS程序在百CPU核并行规模上能够实现了近亿未知量的快速迭代求解.针对某天线阵列和射频系统级封装结构,利用JEMS-CDS程序在国产并行机上完成了电磁场并行数值模拟,获得了电磁场的高分辨率结果,支持了电磁兼容性分析、信号完整性分析等应用. 展开更多
关键词 有限元方法 预处理 并行计算 系统级封装 信号串扰
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用于腔体内电磁脉冲模拟的三维并行全电磁粒子方法 被引量：1
20
作者 孟雪松 李光荣 +2 位作者 赵振国 燕朝叙 张玲玉 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期97-102,共6页
X射线辐照飞行器等腔体在其内部产生的腔体内电磁脉冲,会干扰其内部电子系统的正常工作,进而影响飞行器的运行和生存。介绍一种三维并行全电磁粒子方法,用于模拟X射线辐照腔体在其内部产生的瞬态电磁脉冲响应。在这一数值方法中,时域有... X射线辐照飞行器等腔体在其内部产生的腔体内电磁脉冲,会干扰其内部电子系统的正常工作,进而影响飞行器的运行和生存。介绍一种三维并行全电磁粒子方法,用于模拟X射线辐照腔体在其内部产生的瞬态电磁脉冲响应。在这一数值方法中,时域有限差分方法和Particle-in-Cell方法用来求解瞬态电磁场的产生和带电粒子运动之间的耦合关系,有效电流分配方法用来计算瞬态电磁场产生的源项。该方法基于JASMIN并行框架实现,可模拟含数亿网格和数亿粒子的三维腔体结构的内电磁脉冲响应,且具备大规模并行的优势。用这一方法来模拟圆柱腔体在X射线辐照下的腔体内电磁脉冲响应,其计算结果与文献结果吻合较好,验证了算法的有效性和正确性。 展开更多
关键词 系统电磁脉冲 腔体内电磁脉冲 三维并行全电磁粒子方法 Particle-in-Cell方法
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