摘要：为掌握Z refurbishment(ZR)装置工作状态,方便开展Z箍缩相关实验的模拟分析,深入理解大型多路并联脉冲功率驱动器的工作原理,发展了ZR装置的全电路模型。基于有限差分方法编写了全电路模拟程序,分析了装置内部各结构组件的充放电过程,基于实验电流波形校验了关键组件的模型和参数,在此基础上研究了电磁脉冲的形成和传输过程。进一步针对典型的丝阵和套筒Z箍缩实验,将ZR装置全电路模型与负载0维内爆动力学模型耦合模拟,获得了负载半径、高度和质量等参数变化对内爆性能的影响规律。结果表明:充电电压为82 kV时,从驱动器电储能(18.9 MJ)到负载动能(1.2 MJ)的转换效率约为6%;在相同的充电电压和负载电极结构条件下,若负载都在各自优化设计的参数下工作,则应用于辐射源研究的丝阵负载线质量较小、初始半径较大及内爆速度较快;而应用于惯性约束聚变研究的套筒负载线质量较大、初始半径较小及内爆速度较慢;两种负载内爆动能十分接近。同时,内爆动能随负载高度和收缩比的增大而增大。

摘要：为解决并行应用程序使用FFTW(Fastest Fourier Transform in the West)并行软件包所面临的计算规模难以扩展、数据结构变动大、实现不同数据结构间通信难度大、接口不确定等问题,在JASMIN框架内设计实现FFT并行解法器.该解法器封装了数据分布存储、数据通信等并行计算细节,通过重新分布存储数据,调用一维FFT变换实现高维FFT的并行计算,并提供规范接口,支撑用户简便地实现FFT的并行计算.数值测试表明,该解法器具有很好的并行性能.该解法器已应用于激光等离子体成丝不稳定性的数值模拟并行程序,它在2048个处理器上的并行效率可达80%以上.

摘要：在基于有向图的并行计算中,给定图剖分后,如何设计结点调度方案使得并行执行时间最短,是典型的NP完全问题.针对此问题,文中提出一种新的基于顺逆交替迭代技术的启发式调度算法,并给出该算法的并行实现.严格的理论推导证明,新算法在一定的假设条件下,从任何初始调度方案出发,均可以单调收敛.在数百个处理器上的并行数值实验表明,与常用的调度算法相比,新算法可在付出很少的开销代价下显著提高整体并行效率.

摘要：为了快速、高质量地绘制直线网格,提出B样条混合滤波方法,实现加速网格,并将其应用到直线网格GPU光线投射.证明了三次B样条基函数导数的符号性质,进而证明用快速三次滤波方法(S&H方法)计算非均匀B样条函数的导数会出现误差.据此,在光线积分计算中,如果条件允许,采用S&H方法;否则采用基于B样条基本公式的滤波方法.另外,证明三次B样条函数导数的范围,以实现梯度量调制和加速网格;在光线积分计算中,利用梯度量调制表现物质的分界面;利用加速网格,跳过无效积分步,加快绘制速度.实验结果表明,采用混合滤波的直线网格GPU光线投射方法能消除S&H方法导致的走样现象;与基于B样条基本公式的绘制方法相比,该方法更快;如果模拟或测量的物体本身是光滑的,该方法能快速反映其真实特征.

摘要：基于李群局部标架(local frame of Lie group,LFLG)的多柔体系统动力学建模方法可自然消除刚体运动带来的几何非线性,使系统的广义弹性力、广义惯性力及其雅可比矩阵满足刚体运动的不变性.本文融合李群局部标架思想和基于连续体(continuum-based,CB)的壳理论,提出基于SE(3)群局部标架的5自由度(degrees of freedom,Dofs)CB壳单元.与SE(3)群局部标架下几何精确壳单元相比,该单元大大简化了插值带来的复杂性,离散应变张量自然满足客观性.同时,该单元在线性化过程中不存在有限元离散与变分操作先后顺序的问题,进一步简化了广义弹性力及其雅可比矩阵的计算.为方便处理组合体结构,在5 Dofs CB壳单元基础上,通过中面变形梯度张量的极分解建立壳单元中面运动与自转(drilling)自由度之间的关系,提出基于SE(3)群局部标架的6 Dofs CB壳单元.为提高单元收敛精度,采用Hellinger-Reissner两场变分原理缓解单元面内闭锁,采用假设自然应变(assumed natural strain,ANS)法缓解横向剪切闭锁.通过5个静力学算例验证了CB壳单元的收敛精度,通过一个动力学算例验证了CB壳单元可消除刚体运动带来的几何非线性.

摘要：利用蒙特卡罗方法模拟六孔球形黑腔中的辐射输运,研究靶球辐照均匀性问题.对于几何结构简单的解析模型,研究了不同黑腔靶球半径比的靶球辐照均匀性变化规律,得出的结论与解析的"视因子"方法给出的一致.对于几何结构复杂的黑腔模型,如放置有挡板的模型,解析方法计算困难,但利用蒙特卡罗方法仍然能够准确模拟计算.不同挡板大小的理论模型计算结果表明,挡板对X光输运到靶球表面的分布状况有明显的影响,如果设置得当则可以提高X光利用效率并显著改善靶球辐照均匀性,否则可能严重破坏靶球辐照均匀性.因此,黑腔中的挡板位置及大小需要精心设计.应用表明,蒙特卡罗方法对于具有复杂结构的黑腔辐射输运问题具有很好的适应性.

摘要：国内首台多路并联超高功率脉冲装置"聚龙一号"(PTS)已被用于磁驱动准等熵实验研究,其分时分组放电特点为开展材料的动高压可控路径加载研究提供了便利.磁驱动准等熵实验的物理设计和结果分析需要依赖可靠的数值模拟平台.本文介绍了含强度计算的一维磁流体力学程序MADE1D的物理模型和程序特点,讨论了"聚龙一号"装置两种不同电流波形驱动条件下准等熵实验的模拟情况.结果显示,MADE1D程序能够较好地反映电磁力引起的压缩波在样品内部的产生、传播及发展过程,计算获得的"样品/窗口"界面速度同实验测量结果符合较好.分析发现,电流波形是影响加载过程的重要因素.对于目前使用的带状电极,电流上升率不宜超过40 k A/ns,否则可能在厚度1.2 mm以上的铝样品中产生冲击.

摘要：结合现有监控方法,设计并实现了一种针对集群系统关键部件的多层次、集中式监控软件.该软件的监控状态参数丰富,涵盖了部件的物理状态、节点的负载状态、节点的事件信息状态和数字电路逻辑状态这4大类运行状态;其状态数据使用数据库集中存储,便于历史数据的检索与分析;状态数据具有统一时钟,能够再现集群系统历史某时刻的运行时场景.在实际系统上的运行结果表明:基于该软件实现的故障在线自动处理机制能够提高系统运行稳定性及作业的成功率.

摘要：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。

摘要：复杂物理现象通常由多类复杂的物理过程紧耦合构成 ,其数值模拟也通常由适用不同物理过程的多类并行应用程序紧耦合完成 .如何设计这些物理过程之间的联接算法 ,既要保证程序之间数据传递的高效 ,又要保证程序各自运行和总体模拟的高效 ,还要保证程序各自开发的独立 ,是一个值得研究的课题 .该文基于广泛应用于高温高压多物理研究中的辐射流体力学和中子输运多物理并行数值模拟 ,在非结构网格上 ,提出了两种联接算法 :完全松散联接算法和两层紧耦合联接算法 ,前者侧重于实现程序各自运行的高效和开发的独立 ,后者在前者的基础上 ,还权衡了数据传递和总体模拟的高效 .在两台并行机的数百个处理机上 ,通信复杂度分析和数值实验结果表明两个算法均是有效的 ,可推广适用于辐射或中子输运与其他流体力学的多物理并行数值模拟应用中 .特别地 ,两层紧耦合联接算法是高效可扩展的 ,取得了近似最优的并行性能 .