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基于神经网络的粒子输运问题高效计算方法 被引量:3
1
作者 马锐垚 王鑫 +2 位作者 李树 勇珩 上官丹骅 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期114-123,共10页
蒙特卡罗方法是求解粒子输运问题的有力工具之一,其局限性在于为达到精度要求需模拟大量粒子,计算耗时长,这阻碍了该方法的进一步应用,尤其在需快速响应的情形.本文结合神经网络和若干蒙特卡罗方法基本原理发展了一种计算方法,能够实现... 蒙特卡罗方法是求解粒子输运问题的有力工具之一,其局限性在于为达到精度要求需模拟大量粒子,计算耗时长,这阻碍了该方法的进一步应用,尤其在需快速响应的情形.本文结合神经网络和若干蒙特卡罗方法基本原理发展了一种计算方法,能够实现源分布可变,几何、材料和目标计数不变的中子输运问题的快速准确求解.首先,为高效生成用于神经网络训练的数据,利用重要性原理实现在同样模拟次数基础上有效扩充训练数据集容量,在一定程度上克服了使用蒙特卡罗计算获取训练数据耗时长的缺点.进而,基于目标计数是源分布与重要性函数乘积积分的事实,设计了利用神经网络实现快速输运计算的策略.该网络的输入是中子源项,输出是目标计数,在几何、材料和目标计数固定的情况下,该神经网络可重复使用,根据新的源项快速准确得到目标计数.本文所提出方法的原理和框架同样适用于其他种类粒子的同类型输运问题.基于若干基准模型的验证表明,训练得到的神经网络能在不到1 s的时间内得到目标计数,且与蒙特卡罗大样本模拟得到基准结果的平均相对偏差均低于5%. 展开更多
关键词 蒙特卡罗方法 神经网络 粒子输运 重要性原理
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数值模拟辐射驱动2维内爆压缩过程 被引量:5
2
作者 勇珩 高耀明 +2 位作者 齐进 裴文兵 翟传磊 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2340-2344,共5页
采用2维三温非平衡辐射流体力学程序LARED-H数值模拟辐射驱动内爆过程。针对2维三温能量方程九点差分格式离散后的线性方程组,采用了高效的Krysolv子空间迭代解法,改进了代数解法器。将1维间接驱动内爆总体程序CFJ与LARED-H程序的计算... 采用2维三温非平衡辐射流体力学程序LARED-H数值模拟辐射驱动内爆过程。针对2维三温能量方程九点差分格式离散后的线性方程组,采用了高效的Krysolv子空间迭代解法,改进了代数解法器。将1维间接驱动内爆总体程序CFJ与LARED-H程序的计算结果进行比对,验证了LARED-H程序数值模拟1维内爆问题的正确性。并数值模拟了不同腔长辐射温度源驱动下的2维靶球运动,数值结果显示:随着腔长的增加,高压缩内爆燃料区分别被压缩成香肠形、球形和铁饼形,数值模拟结果与神光Ⅱ的实验结果定性上相同。 展开更多
关键词 LARED-H程序 辐射驱动 高压缩内爆 Krysolv子空间迭代
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自适应于流场变化的网格重构方法 被引量:7
3
作者 勇珩 袁国兴 +1 位作者 成娟 王政 《计算物理》 CSCD 北大核心 2007年第5期505-511,共7页
提出九点网格重构方法,不仅生成的网格正交性和光滑性好,而且重构后的网格与物理问题解的空间分布相适应,实现了重构后的网格品质好.理论上证明了九点网格重构方法逼近椭圆型方程,并具有球对称性.数值试验表明,该方法具有很好的适应复... 提出九点网格重构方法,不仅生成的网格正交性和光滑性好,而且重构后的网格与物理问题解的空间分布相适应,实现了重构后的网格品质好.理论上证明了九点网格重构方法逼近椭圆型方程,并具有球对称性.数值试验表明,该方法具有很好的适应复杂区域的稳健性,在爆轰驱动或高速冲击ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)数值模拟中具有较高的应用价值. 展开更多
关键词 九点网格重构方法 自适应于流场变化 任意拉格朗日-欧拉方法
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二维三温能量方程的差分格式及平面靶数值模拟 被引量:6
4
作者 勇珩 段庆生 +1 位作者 裴文兵 江松 《计算物理》 CSCD 北大核心 2005年第6期479-487,共9页
通过统一二维直角坐标与柱坐标下三温能量方程的差分格式,实现了LARED-H(laser radiationelectron dynamic holehurm)程序既可以模拟正入射激光平面靶过程,也可模拟斜入射平面靶问题,从而扩展了LARED-H程序的功能.使用发展后的LARED-H... 通过统一二维直角坐标与柱坐标下三温能量方程的差分格式,实现了LARED-H(laser radiationelectron dynamic holehurm)程序既可以模拟正入射激光平面靶过程,也可模拟斜入射平面靶问题,从而扩展了LARED-H程序的功能.使用发展后的LARED-H程序进行了直角坐标系下线聚焦打靶耦合过程数值模拟,给出了不同入射角度下靶等离子体的膨胀过程. 展开更多
关键词 二维三温能量方程 平面坐标与柱坐标 平面靶数值模拟
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空腔靶大变形问题的网格构造 被引量:3
5
作者 勇珩 袁国兴 +1 位作者 裴文兵 古培俊 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期1-6,共6页
针对ICF(Inertial Confinement Fusion)空腔靶大变形问题,发展了九点网格重构方法.拓展后的九点网格重构方法,保留了九点网格重构方法的基本特征(逼近椭圆型或抛物型方程,并具有一维球对称性),而且包含更多形式的九点网格重构方法,扩展... 针对ICF(Inertial Confinement Fusion)空腔靶大变形问题,发展了九点网格重构方法.拓展后的九点网格重构方法,保留了九点网格重构方法的基本特征(逼近椭圆型或抛物型方程,并具有一维球对称性),而且包含更多形式的九点网格重构方法,扩展了实际问题的使用需要.最后LARED-H程序采用ALE(ArbitraryLagrangian-Eulerian)方法,对空腔靶进行数值模拟,给出了合理的物理图像. 展开更多
关键词 拓展的九点网格重构法 网格大变形 Arbitmry Lagrangian—Eulefian方法
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积分梯度法的两种格式 被引量:2
6
作者 勇珩 袁国兴 王政 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期525-534,共10页
在二维柱坐标系下Lagrange流体力学的计算中,积分梯度法是动量方程的一种有效离散方法.积分梯度法中,IGT(Integral Gradient Total)格式不能保持柱几何下一维球对称性;IGA(Integral Gradient Average)格式可以保持一维球对称性,但当相... 在二维柱坐标系下Lagrange流体力学的计算中,积分梯度法是动量方程的一种有效离散方法.积分梯度法中,IGT(Integral Gradient Total)格式不能保持柱几何下一维球对称性;IGA(Integral Gradient Average)格式可以保持一维球对称性,但当相邻网格质量相差比较大时,会得到远远脱离真实物理现象的加速度.深入研究IGA和IGT格式发现,当相邻网格边界压力取为质量加权时,即使相邻网格质量相差较大,对于一维平面和一维柱问题,IGT与IGA等价;在二维情形下,可以缩小IGT和IGA之间的差异.理论证明,IGA格式不能保持系统的动量守恒,IGT格式能保持系统的动量守恒性.数值模拟结果进一步显示了这两个格式的优缺点. 展开更多
关键词 积分梯度法 IGT格式 IGA格式 球对称性 守恒性
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双曲型守恒律的无振荡中心差分格式 被引量:1
7
作者 勇珩 赵宁 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期61-66,共6页
讨论了双曲型守恒律的一类无振荡中心差分格式。H.Nesyahu和E.Tadmor研究了以交错型LaxFriedrich格式(LxF)为模块的无振荡中心格式的构造与熵不等式。此类格式利用高阶的MUSCL型插值替代一阶... 讨论了双曲型守恒律的一类无振荡中心差分格式。H.Nesyahu和E.Tadmor研究了以交错型LaxFriedrich格式(LxF)为模块的无振荡中心格式的构造与熵不等式。此类格式利用高阶的MUSCL型插值替代一阶分片常数逼近,减少了LaxFriedrich格式的过多数值粘性,建立了一维标量非线性双曲型守恒律的一类高分辨格式。讨论以非交错LaxFriedrich格式为模块建立起的差分格式。证明了此格式具有二阶精度、TVD性质并在一定条件下满足熵条件。 展开更多
关键词 守恒定律 无振荡 TVD格式 中心差分格式
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点火内爆靶辐射驱动不对称性全过程数值模拟
8
作者 勇珩 戴振生 +3 位作者 宋鹏 翟传磊 谷建法 郑无敌 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期86-91,共6页
为满足分层掺杂点火内爆靶辐射驱动不对称性全过程物理分析的需求,在激光聚变二维总体程序LARED集成上发展了辐射输运建模下的多介质ALE方法-RTALE(Radiative Transfer Arbitrary-Lagrangian-Eulerian)。为提高多介质ALE方法的健壮性,... 为满足分层掺杂点火内爆靶辐射驱动不对称性全过程物理分析的需求,在激光聚变二维总体程序LARED集成上发展了辐射输运建模下的多介质ALE方法-RTALE(Radiative Transfer Arbitrary-Lagrangian-Eulerian)。为提高多介质ALE方法的健壮性,发展了驰豫网格重构算法,该重构算法生成的新网格能自适应流场的变化。数值模拟了激波与气柱相互作用的RM不稳定性实验,模拟的气泡变形程度与试验结果基本一致,其中驰豫网格重构算法中的驰豫因子能够很好地反映流场密度梯度。基于辐射多群输运建模的LARED集成程序能够完整模拟辐射驱动不对称性条件下掺杂点火靶二维内爆过程,克服了传统ALE方法计算不下去和算不好的困难,界面变形程度也符合物理分析。 展开更多
关键词 点火内爆靶 多群输运建模 LARED集成程序 多介质ALE方法
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保持对称性的新积分梯度格式
9
作者 勇珩 连志强 +2 位作者 曾清红 袁国兴 王政 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期641-648,共8页
针对柱坐标系下拉氏流体力学的动量方程,提出一种积分梯度格式IGTSP(Integral Gradient Total Symmetry-Preserving),它具备现有积分梯度格式IGA(Integral Gradient Average)和IGT(Integral Gradient Total)的优点,不仅克服了IGT格式不... 针对柱坐标系下拉氏流体力学的动量方程,提出一种积分梯度格式IGTSP(Integral Gradient Total Symmetry-Preserving),它具备现有积分梯度格式IGA(Integral Gradient Average)和IGT(Integral Gradient Total)的优点,不仅克服了IGT格式不能保持柱坐标系下的一维球对称性的缺点,而且系统的总动量守恒误差为O(h),比IGA格式更好地保持系统的总动量守恒.数值试验进一步显示了该格式理论分析的优点. 展开更多
关键词 一维球对称性 动量守恒性 积分梯度法 柱坐标系
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激光间接驱动惯性约束聚变二维总体程序——LARED集成程序 被引量:16
10
作者 宋鹏 翟传磊 +20 位作者 李双贵 勇珩 齐进 杭旭登 杨容 成娟 曾清红 胡晓燕 王帅 施意 郑无敌 古培俊 邹士阳 李欣 赵益清 张桦森 张爱清 安恒斌 李敬宏 裴文兵 朱少平 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期54-60,共7页
介绍了辐射流体力学程序LARED集成程序的物理背景、模型方程、数值方法和数值算例。该程序主要应用于激光间接驱动惯性约束聚变的二维整体模拟,兼顾激光直接驱动、辐射驱动靶丸内爆过程和流体不稳定性等物理过程的数值模拟。通过与实验... 介绍了辐射流体力学程序LARED集成程序的物理背景、模型方程、数值方法和数值算例。该程序主要应用于激光间接驱动惯性约束聚变的二维整体模拟,兼顾激光直接驱动、辐射驱动靶丸内爆过程和流体不稳定性等物理过程的数值模拟。通过与实验数据、一维辐射流体力学程序进行比对,验证了程序的可靠性。该程序实现了多群输运建模下NIF点火靶的全过程数值模拟,并已应用于惯性约束聚变的物理研究。 展开更多
关键词 激光惯性约束聚变 LARED集成程序 黑腔 内爆 点火靶
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靶丸变形实验的多群扩散整体数值模拟 被引量:10
11
作者 翟传磊 李双贵 +1 位作者 勇珩 古培俊 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1157-1160,共4页
神光Ⅱ装置上靶丸压缩实验中,黑腔长度的变化会影响靶丸赤道和两极受到的辐照强度,从而导致燃料区被压缩成不同的形状。介绍了辐射多群扩散建模下的辐射流体力学方程组及其数值方法。采用最近研制的二维总体LARED集成程序,对神光Ⅱ不同... 神光Ⅱ装置上靶丸压缩实验中,黑腔长度的变化会影响靶丸赤道和两极受到的辐照强度,从而导致燃料区被压缩成不同的形状。介绍了辐射多群扩散建模下的辐射流体力学方程组及其数值方法。采用最近研制的二维总体LARED集成程序,对神光Ⅱ不同长度黑腔靶丸压缩变形实验进行了整体数值模拟。结果表明辐射多群扩散建模可以反映腔内辐照均匀性变化情况,靶丸压缩形状与神光Ⅱ实验定性一致。 展开更多
关键词 间接驱动惯性约束聚变 辐照不均匀性 辐射多群扩散近似 辐射流体力学 LARED集成程序
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激光腔靶耦合二维辐射输运数值模拟 被引量:5
12
作者 李双贵 翟传磊 +6 位作者 杭旭登 勇珩 赵益清 李欣 李敬宏 郑无敌 古培俊 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期127-132,共6页
间接驱动激光聚变过程中,黑腔内物质处于非局域热动平衡(non-LTE)状态,而且辐射传输具有非平衡、各向异性等特点。为了精确描述黑腔辐射场的演化及其与物质的相互作用,最新研制的激光聚变二维总体LARED集成程序,基于non-LTE的多群辐射... 间接驱动激光聚变过程中,黑腔内物质处于非局域热动平衡(non-LTE)状态,而且辐射传输具有非平衡、各向异性等特点。为了精确描述黑腔辐射场的演化及其与物质的相互作用,最新研制的激光聚变二维总体LARED集成程序,基于non-LTE的多群辐射输运建模,首次实现了激光黑腔靶实验的全过程数值模拟。数值结果表明,辐射输运计算较好地反映了黑腔辐射场均匀性变化,腔壁光斑区与非光斑区X光发射强度比与实验测量值接近,靶丸压缩形状与实验图像定性一致。 展开更多
关键词 非局域热动平衡 多群辐射输运计算 LARED集成程序 黑腔靶 辐照不均匀性
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多块结构网格上的Kershaw扩散格式 被引量:4
13
作者 曾清红 裴文兵 +1 位作者 成娟 勇珩 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期641-648,共8页
Kershaw格式是在四边形结构网格上求解扩散方程的一种经典格式.基于对Kershaw格式中"流"的深入理解,将其拓展到包含非结构点的多块结构网格,分别推导退化非结构点和强化非结构点情况下的Kershaw格式,拓展的Kershaw格式满足流... Kershaw格式是在四边形结构网格上求解扩散方程的一种经典格式.基于对Kershaw格式中"流"的深入理解,将其拓展到包含非结构点的多块结构网格,分别推导退化非结构点和强化非结构点情况下的Kershaw格式,拓展的Kershaw格式满足流连续条件.三个数值算例的计算结果与精确解吻合得很好,表明将Kershaw格式拓展到多块结构网格的正确性和有效性. 展开更多
关键词 惯性约束聚变 扩散方程 Kershaw格式 多块结构网格 非结构点
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深度神经网络学习快中子截面 被引量:1
14
作者 胡泽华 应阳君 +1 位作者 勇珩 续瑞瑞 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期812-817,共6页
为探索利用机器学习方法辅助核反应数据评价的可行性,采用全连接深度神经网络算法学习中子截面数据,并考察预测能力。采用通用评价核数据库中快中子区的中子截面作为数据集,训练神经网络模型并进行验证和测试。提取ENDF/B-Ⅷ.0库中铀的1... 为探索利用机器学习方法辅助核反应数据评价的可行性,采用全连接深度神经网络算法学习中子截面数据,并考察预测能力。采用通用评价核数据库中快中子区的中子截面作为数据集,训练神经网络模型并进行验证和测试。提取ENDF/B-Ⅷ.0库中铀的12个同位素^(230~241)U的快中子区中子总截面和弹性散射截面,将^(230)U的截面作为待预测的测试数据,将^(232)U的截面作为验证数据,其余10个核素的截面作为训练数据。为获得具有预测能力的神经网络模型,利用训练数据训练系列神经网络模型,再利用验证数据挑选最优模型用于预测测试数据。验证和测试显示,通过训练,神经网络模型能够较好地反映评价库中截面数据随核素、入射中子能量的变化规律,对未知核素的中子截面数据表现出较强的预测能力。因此,神经网络算法有潜力成为核数据评价的新途径。 展开更多
关键词 深度神经网络 快中子截面 核数据评价
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基于子网格边界近似Riemann解的人为粘性方法 被引量:1
15
作者 翟传磊 勇珩 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2015年第10期1045-1057,共13页
在交错网格型Lagrange(拉格朗日)流体力学算法中,通常采用人为粘性捕捉激波,人为粘性的好坏对于计算结果至关重要.研究了一种基于子网格边界处近似Riemann解的新型人为粘性.新人为粘性能够满足动量守恒和熵不等式.利用子网格边界速度差... 在交错网格型Lagrange(拉格朗日)流体力学算法中,通常采用人为粘性捕捉激波,人为粘性的好坏对于计算结果至关重要.研究了一种基于子网格边界处近似Riemann解的新型人为粘性.新人为粘性能够满足动量守恒和熵不等式.利用子网格边界速度差中引入的限制器,新人为粘性能够区分激波和等熵压缩,并能满足球对称问题中的波面不变性.新人为粘性在典型模型数值模拟及惯性约束聚变黑腔整体数值模拟中取得了较好的结果. 展开更多
关键词 Lagrange流体力学 人为粘性 近似Riemann解 大长宽比网格 惯性约束聚变
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不同辐射建模下球腔的整体数值模拟
16
作者 翟传磊 蓝可 +6 位作者 勇珩 李双贵 任国利 霍文义 陈耀桦 杨容 宋鹏 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期28-32,共5页
不同辐射建模对于腔内辐射场描述的精确程度不同,需要分析不同建模对腔内辐射温度的影响。开展了三温建模与辐射多群输运建模下LARED集成程序数值模拟两孔球型黑腔模型,实现了球腔的完整数值模拟。数值模拟结果表明,三温与辐射多群输运... 不同辐射建模对于腔内辐射场描述的精确程度不同,需要分析不同建模对腔内辐射温度的影响。开展了三温建模与辐射多群输运建模下LARED集成程序数值模拟两孔球型黑腔模型,实现了球腔的完整数值模拟。数值模拟结果表明,三温与辐射多群输运模拟的等离子体状态接近,辐射温度存在差异。物理分析显示辐射温度差异的主要原因是使用的辐射不透明度,修改辐射不透明度参数后的三温计算结果与输运计算符合更好,从而可以用三温建模更快更准确地估计出所需的激光能量和功率。 展开更多
关键词 惯性约束聚变 辐射多群输运 二维LARED集成程序 辐射热传导 辐射不透明度
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积分梯度法中IGA格式和IGT格式的比较
17
作者 勇珩 袁国兴 裴文兵 《中国工程物理研究院科技年报》 2006年第1期383-384,共2页
柱对称二维三温非平衡辐射流体力学LARED-H程序,主要用于黑腔物理研究。该程序动量方程的离散,采用积分梯度法中的IGA(Integral gradient average)格式,这是因为IGT(Integral gradient total)格式不能保持柱几何下一维球对称性... 柱对称二维三温非平衡辐射流体力学LARED-H程序,主要用于黑腔物理研究。该程序动量方程的离散,采用积分梯度法中的IGA(Integral gradient average)格式,这是因为IGT(Integral gradient total)格式不能保持柱几何下一维球对称性。然而在实际问题的数值模拟中发现,当相邻网格质量相差比较大时,IGA格式会计算出远远脱离真实物理现象的加速度。 展开更多
关键词 IGT IGA 梯度法 积分 辐射流体力学 物理现象 动量方程 球对称性
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斜入射激光平面靶耦合的数值模拟
18
作者 勇珩 段庆生 +1 位作者 裴文兵 吕信 《中国工程物理研究院科技年报》 2004年第1期335-336,共2页
LARED-H是一个柱对称二维三温非平衡辐射流体力学程序,主要用于黑腔物理研究,也可模拟正入射激光平面靶耦合过程,但无法模拟斜入射平面靶问题。实际上斜入射现象会经常发生,因此需要扩充LARED-H程序在直角坐标系下的功能,用于模拟... LARED-H是一个柱对称二维三温非平衡辐射流体力学程序,主要用于黑腔物理研究,也可模拟正入射激光平面靶耦合过程,但无法模拟斜入射平面靶问题。实际上斜入射现象会经常发生,因此需要扩充LARED-H程序在直角坐标系下的功能,用于模拟斜入射激光平面靶耦合过程。引进拟直角坐标系,把直角坐标系与柱坐标系下的总体方程的差分格式统一,实现了直角坐标系下LARED-H程序的模拟能力。 展开更多
关键词 数值模拟 耦合过程 平面靶 斜入射 激光 直角坐标系 辐射流体力学 差分格式
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LARED-H程序的激光黑腔靶耦合数值模拟
19
作者 古培俊 裴文兵 +2 位作者 段庆生 勇珩 吕信 《中国工程物理研究院科技年报》 2004年第1期84-85,共2页
LARED-H程序是一个可用于激光黑腔靶耦合数值模拟研究的二维辐射流体力学程序。黑腔等离子体所形成的复杂流场使单纯的拉格朗日网格在计算中产生严重扭曲,影响计算精度,并导致计算中断。拉氏加网格重分是计算激光黑腔靶耦合常用的算... LARED-H程序是一个可用于激光黑腔靶耦合数值模拟研究的二维辐射流体力学程序。黑腔等离子体所形成的复杂流场使单纯的拉格朗日网格在计算中产生严重扭曲,影响计算精度,并导致计算中断。拉氏加网格重分是计算激光黑腔靶耦合常用的算法。对LARED-H程序的积分网格重分方法在网格重构和物理量重映方面作了较大改进,并利用改进后的LARED-H程序模拟了“神光”-Ⅱ和“神光”-Ⅲ条件下的激光空腔靶耦合物理全过程。 展开更多
关键词 程序模拟 数值模拟 黑腔靶 耦合 激光 计算精度 辐射流体力学 网格重分
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LARED-H程序中光路计算的并行化 被引量:1
20
作者 勇珩 袁国兴 段庆生 《数值计算与计算机应用》 CSCD 北大核心 2003年第4期314-320,共7页
§1.引言在激光腔靶耦合的数值模拟中,激光的传播与吸收是十分重要的部分之一.为了得到高效的激光聚变,激光入射的排布设计有一环,两环,三环激光.图1为两环激光与腔靶耦合的示意图.用LARED-H进行腔靶计算,一环光路(500根光线)时,在... §1.引言在激光腔靶耦合的数值模拟中,激光的传播与吸收是十分重要的部分之一.为了得到高效的激光聚变,激光入射的排布设计有一环,两环,三环激光.图1为两环激光与腔靶耦合的示意图.用LARED-H进行腔靶计算,一环光路(500根光线)时,在一个时间步长上,光路部分占总计算时间的一半左右,三环光路(1500根光线)时,光路部分占总计算时间的三分之二左右.为提高光路计算的精度,需要增加光线,光路计算的时间会更长,所以对光路部分实现并行计算,缩短整个计算时间,显得尤为重要. 展开更多
关键词 LARED-H程序 光路计算 并行化 激光腔靶耦合 数值模拟 等离子体
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