Исследование гидродинамической неустойчивости в задачах лазерного термоядерного синтеза методами математического моделирования, Лебо И.Г., Тишкин В.Ф., 2006

Исследование гидродинамической неустойчивости в задачах лазерного термоядерного синтеза методами математического моделирования, Лебо И.Г., Тишкин В.Ф., 2006.

   В монографии представлены результаты исследований устойчивости сжатия термоядерных мишеней при облучении их мощными лазерными пучками и особенностей развития гидродинамических неустойчивостей в лазерном термоядерном синтезе. Дано описание методов и программ, с помощью которых были проведены эти исследования, обсуждаются возможности развития и усовершенствования изложенных подходов. С помощью методов математического моделирования проанализированы данные экспериментов на семи ударнотрубных и лазерных установках, прогнозируются результаты, которые могут быть получены на проектируемых крупномасштабных установках.
Все результаты, изложенные в монографии, получены авторами, опубликованы в открытой печати и докладывались на российских и международных научных конференциях.




Особенности развития многомодовых начальных возмущений.
В предыдущих разделах изучалось развитие одномодовых возмущений в двумерной и трехмерной геометриях. В этом разделе представлены результаты расчетов для случая многомодовых начальных возмущений [28]. В первой серии расчетов моделировалось развитие неустойчивости для пары газов аргон-ксенон. Начальное давление в газах было 0,5 атм, число Атвуда А = 0,535, число Маха в падающей волне 3,5. На рис. 5.18, а дана постановка задачи для трех вариантов:
1) «уединенное» возмущение с длиной волны 3.6 см и начальной полной амплитудой 1 см (левый рисунок);
2) «двойное» возмущение, когда первая мода имела длину волны 3,6 см и амплитуду 1 см, а вторая мода с длиной волны 1,8 см и амплитудой 0,5 см была сдвинута на расстояние между вершинами на 2,7 см (средний рисунок);
3) «симметричное тройное возмущение», основная мода с длиной волны 3,6 см и полной амплитудой 1 см и двумя модами с длинами волн 1,8 см и амплитудами 0,5 см, вершины сдвинуты относительно вершины основной моды на 0,9 см (правый рисунок).

На рис. 5.18, б показаны изолинии плотности вблизи контактной границы на моменты времени 200 мкм, 300 мкм и 500 мкм. Видно, что в случае 2) наряду с ростом амплитуд возмущений между двумя модами формируется «провал». При этом верхняя часть малого возмущения немного смещается в сторону большого. В третьем варианте происходит слияние малых мод с основной.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение.
Глава 1. Исследование гидродинамической неустойчивости в лазерных мишенях. Исторический очерк.
Литература.
Глава 2. Развитие возмущений формы границ сферической оболочки из несжимаемой жидкости.
1. Постановка задачи, вывод основных уравнений.
2. Особенности развития возмущений границ сферической оболочки.
3. Задача о сравнении развития возмущений в сжимающейся и расширяющейся оболочках.
4. Влияние временной формы импульса внешнего давления на характер развития возмущения.
5. Учет эффекта испарения массы оболочки. Сравнение с приближенной формулой Bodner–Takabe.
6.Модель сжатия оболочки из несжимаемой жидкости лазерным импульсом в приближении квазистационарности короны.
7. Основные результаты второй главы.
Литература.
Глава 3. Физико-математическая модель сжатия сферических двумерно неоднородных лазерных мишеней. Программа «АТЛАНТ».
1. Решение уравнений газовой динамики и нелинейной теплопроводности в лагранжевых координатах.
2. Уравнения состояния вещества, учет вырождения и упругости.
3. Кинетика реакций синтеза. Учет вклада термоядерной энергии и эффекта выгорания горючего.
4. Перенос энергии быстрых электронов. Одногрупповая модель.
5. Решение уравнений радиационной газовой динамики в трехтемпературном приближении. Аналитические тесты.
6. Учет влияния рефракции лазерных лучей в сферической короне.
7. Подпрограммы перестройки лагранжевых сеток для расчета сжатия мишеней с большими деформациями границ областей.
Литература.
Глава 4. Двумерное численное моделирование экспериментов по нагреву и сжатию сферических лазерных мишеней.
1. О нелинейной стадии развития неустойчивости в сферических мишенях.
2. Оптимизация параметров высокоаспектных оболочечных мишеней для экспериментов на установке «Дельфин» (ФИАН).
3.Моделирование развития длиноволновых возмущений при несимметричном облучении мишеней в условиях, соответствующих экспериментам на установке «Дельфин».
4.Моделирование несимметричного сжатия мишеней в условиях крупномасштабной неравномерности засветки на установке «Прогресс».
5. О возможности анализа параметров сжатой лазерной мишени и степени ее перемешивания по спектрам нейтрального компонента в разлетающейся плазме.
6. Основные результаты четвертой главы.
Литература.
Глава 5. Исследование неустойчивости Рихтмайера–Мешкова методами математического моделирования.
1. Неустойчивость Рихтмайера–Мешкова. Физико-математические модели.
2. TVD-разностные схемы повышенного порядка апроксимации. Программа «НАТ».
3. Анализ результатов экспериментов на ударных трубах, полученных в ЭНИН и других лабораториях. Сравнение с результатами численных расчетов.
4. О развитии синусоидальных и уединенных возмущений в области контакта двух газов при импульсном ускорении.
5. Особенности развития возмущений в трехмерной геометрии. Сравнение с результатами, полученными в AWE Aldermaston (Англия).
6. Особенности развития многомодовых начальных возмущений.
7. Особенности развития НРМ в случае контакта двух газов с одинаковыми плотностями, но различными показателями адиабаты.
8. О развитии возмущений при прохождении ударной волны из газа большей плотности в газ меньшей плотности.
9. Развитие неустойчивости на контактной границе «воздух-гелий» при многократном прохождении ударной волны. Сравнение с результатами, полученными во РФЯЦ-ВНИИЭФ (г. Саров).
10. Программа «НАТСИ» для моделирования НРМ в лазерной плазме. Влияние нелинейной теплопроводности на рост возмущений.
11. Выводы и основные результаты 5 главы.
Литература.
Глава 6. Использование адаптивных методов для расчета вихревых течений в многокомпонентном газе.
1. Постановка задачи.
2. Структура используемой сетки.
3. Измельчение и огрубление сетки.
4. Вычисление производных газодинамических величин.
5. Тестовые расчеты.
6. Решение уравнения теплопроводности на локально-измельчающихся сетках.
Литература.
Глава 7. Анализ и двумерное численное моделирование экспериментов по лазерному ускорению и прожиганию фольг.
1. Моделирование экспериментов по увеличению рентгеновского выхода при облучении иодным лазером алюминиевых фольг.
2. Программа «АТЛАНТ-С» в лагранжевых цилиндрических координатах.
3. Моделирование экспериментов по теплопроводному выравниванию при воздействии лазерного излучения на двух длинах волн.
4. Моделирование экспериментов по прожиганию алюминиевых фольг на установке «ГАРПУН».
5. Анализ экспериментальных данных на установке «ПИКО».
6. Основные результаты седьмой главы.
Литература.
Глава 8. Гидродинамическая неустойчивость и проблема конструкции мишени реакторного масштаба.
1. Требования к мишени реакторного масштаба. Возможные конструкции таких мишеней.
2. Мишень с внутренним вводом энергии для коротковолнового лазера.
3. Теплопроводное выравнивание и гидродинамическая компенсация в мишенях «Лазерный парник».
4. Учет влияния истечения плазмы через отверстия в мишенях типа «Лазерный парник».
5. О симметризующем влиянии предимпульса на развитие возмущений контактной границы оболочка-горючее.
6. Моделирование сжатия сферической мишени с помощью двух лазерных пучков.
7. Основные результаты 8-й главы.
8. Заключение.
Литература.

Купить .





Теги: учебник по физике :: физика :: Лебо :: Тишкин :: термоядерный синтез