摘要：激波再冲击Richtmyer-Meshkov(RM)湍流混合现象广泛存在于各类自然现象和工程问题中。混合宽度作为刻画RM混合演化最基础的物理量,影响其再冲击后演化的再冲击时间、马赫数等关键物理量已被探明,但定量依赖关系尚存争议。导致上述现状的一个原因在于现有再冲击RM混合实验和模拟方案,难以做到仅让某单一依赖变量孤立变化,导致确定定量关系的难度增加。为此,本文通过取消传统再冲击RM激波管中用于反射激波的固壁,改为一个能自由产生入射激波的开口端,设计了一种新型的再冲击RM混合激波管。新型激波管可通过改变两个入射激波的距离和强度,实现再冲击马赫数和时间的精准可控。本文在描述新型激波管全过程演化的基础上,结合冲击波关系式、等熵波关系式和接触界面相容关系,给出了全过程中各运动学和热力学量的详细理论计算公式。最后,基于这些理论关系和数值模拟,对Leinov等研究的再冲击RM混合实验进行了再评估。发现在某些工况下,实验数据与理论预测存在一定偏差,这可能暗示了关键数据测量中的潜在误差,研究结果为未来的实验和数值模拟提供了参考。

摘要：凝聚炸药爆轰驱动惰性金属材料形成的多介质流动问题广泛存在于工程应用领域,Lagrange方法由于其物质界面的高保真特性一直在相关问题的数值模拟中发挥着不可替代的作用.加密网格是提高爆轰驱动多介质问题模拟精度的常用途径之一.然而,Lagrange框架下整体密网格计算常会遇到网格畸变、计算效率低等问题.为此,针对爆轰驱动多介质流动问题,提出了一种Lagrange框架下的非结构网格多层自适应方法,在保证所关心区域局部网格分辨率的前提下,大幅缩减了整体计算规模,提升了Lagrange计算的健壮性.设计了非结构网格多层数据结构,提出了多层网格分层存储、有效网格压至一层进行Lagrange计算的AMR策略,同时还发展了自适应接触滑移耦合算法,实现了AMR计算与多分区接触滑移计算的“紧耦合”.相比于已有工作,所提出的AMR方法既保持了非结构网格多层数据结构的灵活性优势,又避免了Lagrange框架下多层网格分别计算带来的层间耦合困难,同时因实现了与接触滑移的自适应耦合,使得它能很好地适应多分区的多介质问题.在一维、二维爆轰算例验证所提出方法正确性的前提下,开展了拐角爆轰、多层炸药隔爆和有限尺寸弯道爆轰等复杂爆轰弹塑性多介质问题的数值模拟研究.计算结果显示,采用Lagrange非结构多层AMR数值模拟方法,可以有效捕捉凝聚炸药爆轰与惰性金属材料相互作用过程中的波系结构,可节省90%以上的网格规模.该方法对复杂几何边界、复杂波系结构和多分区相互作用等问题具有良好的适应性,为后续开展凝聚炸药爆轰约束问题的机理研究奠定了坚实的基础.

摘要：采用浮阻力模型对激波管低压缩和激光加载高压缩情况下的Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导混合现象进行了研究。通过与实验和理论分析结果进行比较发现：为了达到好的吻合,Richtmyer-Meshkov不稳定性情况下阻力系数的取值范围（2.0~5.36）比Rayleigh-Taylor不稳定性情况下的值（3.3~4.0）宽得多;而在Richtmyer-Meshkov不稳定性情况下,高压缩时阻力系数的不确定度（约为3.36）明显高于低压缩时的值（约为1.46）,模型的进一步完善还有待于更精确实验的验证。研究显示：指数律经验公式中指数随工况的不同而显著变化,目前工程设计中采用指数律经验公式是粗糙的。

摘要：以带通平响应为优化目标，通过残余响应、带外残余响应相对误差以及残余响应平整度3个参数来优化滤片的厚度，设计了一套共有7个能量通道、连续覆盖18-88keV能谱范围的Ross滤片谱仪。该谱仪能量通道宽度在2～20keV之间。多数能量通道的带外残余响应相对误差低于10％，残余响应平整度优于20％。将该谱仪应用于微聚焦x光机上的高z金属球壳高能x射线背光照相实验，结果表明：在不同的实验条件下，Ross滤片谱仪测得的能谱形状与理论模型给出的结果符合较好，测得的能谱不仅能够很好地解释背光照相图像，而且可用于根据图像反推客体的面密度。

摘要：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。

摘要：研究二维浅水波方程的数值激波不稳定性问题.线性稳定性分析和数值实验表明,格式的临界稳定性与数值激波的不稳定现象有重要的联系.基于扰动量的增长矩阵分析,本文将高分辨率的数值格式和HLL格式进行特定的加权,设计一类新的混合型数值格式.其中可以调节非线性波速的HLLC与HLL的混合格式,数值试验展示了消除浅水波方程激波不稳定现象的有效性和鲁棒性.

摘要：压电致动器在现代工业中发挥着非常重要的作用.然而,目前应用的压电致动器均是基于线性压电效应,最大应变一般只有0.1-0.15%,实现大的致动应变一直是该领域学者追求的目标.论文中,我们提出了两种经过特殊设计的基于可逆非180°电畴翻转的PZT圆环多层致动器,一种是径向极化、部分电极(RPPE)的4层圆环,另一种是周期性正交极化(POP)的4层圆环,以期能够实现大的致动应变,而且圆环构型层数增加时也不容易发生失稳等问题.实验结果表明,在相同的驱动电场(2 kV/mm, 0.1 Hz)下,4层RPPE最大致动应变为0.27%,约为普通PZT圆环的2倍,但表面变形很不均匀.相比之下,4层的POP圆环致动器的最大输出应变为0.36%,是普通PZT圆环的2.7倍.这两种致动器的致动应变都是随着频率的增加而减小, RPPE致动器在超过1 Hz后稳定在0.19%, POP致动器在超过5 Hz后稳定在0.2%.而且, POP圆环致动器重复性能很好,经过2万次致动循环后致动应变几乎不变.这种POP PZT多层圆环致动器具有结构稳定、输出应变大等优点,在致动领域具有很好的应用前景.

摘要：激光惯性约束聚变(ICF)内爆靶丸通常采用多壳层组合结构设计,各壳层界面的流体力学不稳定性影响内爆加速和聚变点火,是ICF十分关心的问题.本文建立了描述任意Atwood数、任意初始界面分布Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性界面变形及非线性演化的薄层模型.通过分析薄层中流体微团的受力,得到了运动微分方程组,并在二维情况进行数值求解.在线性阶段,薄层模型描述的界面演变规律与模拟结果符合很好;在非线性阶段,薄层模型可以描述至"蘑菇"形结构,与数值模拟的结果很接近.目前薄层的RT不稳定性非线性解析理论研究仅限于弱非线性阶段,本工作发展的薄层解析理论能很好地研究薄层非线性"气泡-尖钉"发展过程.

摘要：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。

摘要：目的基于经典扩散方程建模求解,设计并研制脑组织通道磁示踪成像分析仪。材料与方法建立信号源导入系统,设计多频段射频激发与信号采集单元,开发图像处理、建模计算与可视化模块,集成脑组织通道磁示踪成像分析仪。将12只成年雄性斯普拉-道来氏大鼠随机平均分成两组,分别应用传统磁示踪法技术方案(n=6)与本研究系统方案(n=6)进行探测,计算并比较扩散系数和容积占比等参数,对组织液(interstitial fluid,ISF)引流过程进行可视化。结果该仪器可同步提供鼠脑细胞外间隙(extracellular space,ECS)结构参数及其内分子扩散情况,实现ISF引流途径的全脑示踪。相对于传统技术方案组,本研究系统组扩散系数和容积占比均下降(P均<0.01),且两个测量结果的标准差均减小。结论脑组织通道磁示踪成像分析仪的研发将ECS探测过程标准化、自动化,使得探测结果更加稳定、更趋向于真实水平,为后续兼容电阻抗、化学等多种信息的ECS探测仪器的研发奠定了基础。