激光烧蚀瑞利泰勒不稳定性数值研究

 介绍了激光烧蚀流体不稳定性计算程序EUL3D,其计算结果与Takabe 公式、FAST2D程序和LASNEX程序的结果以及日本大阪大学激光烧蚀瑞利—泰勒(RT)不稳定性实验,都较好符合,发现了横向电子热传导烧蚀在长波长扰动的非线性瑞利—泰勒不稳定性演变中起重要作用。在合理近似下,得到了烧蚀RT不稳定性线性增长率的预热致稳公式,此公式除包含了烧蚀对流致稳和密度梯度致稳因素外,还包含了Atwood数变小致稳因素,因此与各种情况的二维计算值都很好符合。     

掺杂对CH样品Rayleigh-Taylor不稳定性增长的影响

在神光II激光装置上进行了辐射驱动不同掺杂样品的单模Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性实验.结果显示:与纯碳氢(CH)样品相比,掺Br的CH样品的扰动更早、更快地进入非线性区,产生二次谐波,并且掺Br比例越高,CH样品扰动进入非线性区的时间越早,相同时刻扰动的二次谐波的幅度越高.这是因为密度梯度效应抑制了二次谐波的产生,掺Br比例越高,密度梯度标长越小;同时密度梯度效应还抑制三次谐波对基模增长的负反馈,造成基模具有更大的线性增长,导致线性饱和幅值大于经典值0.1λ.     

可压缩与不可压缩流体中Rayleigh Taylor不稳定性的比较

 对比研究了可压缩与不可压缩流体的Rayleigh Taylor不稳定性小扰动阶段的增长速率，其中，压力是密度的任意单值函数，这个函数也即是可压缩流体的状态方程。研究表明：在相同密度分布条件下，可压缩流体的界面扰动增长速率总是比相应的不可压缩流体的界面增长率大，其相对增长率随扰动波长的增加而增大，随两种介质的声速减小而增大，在长波和易压缩流体中，相对增长率可达0.8以上。因此，在某些条件下，流体可压缩性对Rayleigh Taylor不稳定性的影响是不能忽略的。     

烧蚀瑞利-泰勒不稳定性线性增长率的预热致稳公式

烧蚀瑞利泰勒(RT)不稳定性增长的准确估计是惯性约束聚变(ICF)的重要研究课题.增大低温电子热传导系数以考虑烧蚀面预热效应时,烧蚀面密度分布得到改善,烧蚀RT不稳定性线性增长率的二维计算值明显降低,与美国利弗莫尔实验室的实验值符合较好.考虑烧蚀面预热效应后,Lindl公式γ=kg/(1+kL)-βkVa与二维计算值有较大偏差.在分析研究发生偏差原因的过程中,发现了预热情况的Atwood数变小致稳现象.在合理近似下,得到了烧蚀RT不稳定性线性增长率的预热致稳公式γ=Akg/(1+AkL)-2kVa.此公式     

可压缩与不可压缩流体中Rayleigh-Taylor不稳定性的比较

不设定流体状态方程的具体形式，仅假设等熵方程为压力是密度的单值函数，对比研究了可压缩与不可压缩流体的Rayleigh-Taylor不稳定性小扰动阶段的增长速率，其中可压缩流体的状态方程为压力是密度的任意单值函数。研究表明：在相同的密度分布条件下，可压缩流体的界面扰动增长速率总是比相应的不可压缩流体的界面增长率大，其相对增长率D随扰动波长的增加而增大，也随两种介质的声速减少而增大，在长波和易压缩流体中，D值可达0．8以上。因此，在某些条件下，流体可压缩性对R-T不稳定性的影响是不能忽略的。     

螺旋对称磁场的计算

本文对于分布在无限长圆柱周界上的螺线电流产生的磁场用标势方法得出了普遍解,并且给出了导线在圆柱周界上平均分布时的磁场公式。同时,用矢势方法计算了导线为非无限长时的磁场公式。以上结果,在螺距趋于零的极限下得到了波纹磁场。     

超声速流体Kelvin-Helmholtz不稳定性速度梯度效应研究

利用加权本质上无振荡（WENO）方法模拟超声速流体Kelvin-Helmholtz（KH）不稳定性,研究速度梯度对KH不稳定性线性增长率和后期非线性演化的影响.模拟发现超声速流体中的速度梯度对KH不稳定性具有较强的致稳作用,给出了包含速度梯度致稳的线性增长率经验公式.数值模拟和经验公式符合得很好.模拟给出了清晰的流场密度等值线,这说明WENO方法模拟超声速流体KH不稳定性具有较好的界面变形捕捉能力.模拟结果表明速度梯度影响KH涡的演化,在给定密度梯度的情况下速度梯度越大KH涡的横向尺度越小. 关键词： Kelvin-Helmholtz不稳定性 超声速流体 速度梯度     

高精度有限差分法模拟Kelvin-Helmholtz不稳定性

 WENO有限差分格式有较高的分辨精度,适合复杂流场的计算,在国际上被广泛采用。本文利用WENO有限差分格式求解2维守恒型欧拉方程,实现了对无粘流体中Kelvin-Helmholtz不稳定性的数值模拟。速度剪切方向采用周期边界条件;扰动增长方向采用嵌边出流边界条件,一个不稳定波长分布64个网格。数值模拟给出的扰动幅值线性增长率与线性稳定性分析给出的结果很好符合,显示了该格式的有效性和精度。数值模拟给出了清晰的密度等值线,表明该方法还具有较好的界面变形捕捉能力。     

有限长螺线管磁场均匀性分布的理论分析和可视化研究

采用毕奥-萨伐尔定律,应用矢量叠加原理,具体讨论了长度为L=200 mm的螺线管的磁场分布.首先推导了单个圆形载流线圈的磁场在空间分布的积分公式,然后,利用Python软件求解绘制出了磁感应线,与经典物理教材进行了对比,验证了理论公式和数值计算的正确性.基于单个圆形载流线圈的结果,得到了有限长载流螺线管磁场全空间分布的理论公式,绘制了相应的磁感应线分布图,详细讨论了线圈匝数密度、螺线管长度对磁场空间分布均匀性的影响.发现匝数密度大于1000 m~(-1)时,螺线管在-74 mm≤z≤74 mm范围内的磁场可视为均匀磁场.本文的结果为大学物理和大学物理实验教学提供了可靠、直观清晰的素材.     

高能带电粒子束对陡峭密度梯度区照相的散射效应解析模型

超短超强激光与物质相互作用产生的高能带电粒子束在放射照相中具有重要应用.当几十到几百MeV动能的高能带电粒子束穿过薄膜靶时,能量损失可忽略,主要发生小角散射.由于该散射效应,高能带电粒子束对具有横向陡峭密度梯度区的靶照相,透射束在探测面上的通量密度分布中会出现靶密度梯度区散射产生的调制现象,有可能反过来诊断出陡峭密度梯度区信息.目前主要采用蒙特卡罗方法对带电粒子束发生散射和产生调制现象进行理论分析,不仅计算时间长,计算的参数范围也有限.本文发展了一个解析模型,用来处理带电粒子束在靶中传输的散射效应以及在探测面上产生的调制现象,能够快速给出结果,而且与蒙特卡罗方法数值计算的结果符合很好.使用本文解析模型,对带电粒子束照相密度梯度靶产生散射调制现象的特征进行了分析.提出了一个与照相条件有关的无量纲参量,其取值范围决定了散射调制信号特征以及诊断陡峭密度梯度区的可能性.     

Comprehensive diagnosis of growth rates of the ablative Rayleigh-Taylor instability

The growth rate of the ablative Rayleigh-Taylor instability is approximated by gamma = square root[kg/(1 + kL)] - beta km/rho(a), where k is the perturbation wave number, g the gravity, L the density scale length, m the mass ablation rate, and rho(a) the peak target density. The coefficient beta was evaluated for the first time by measuring all quantities of this formula except for L, which was taken from the simulation. Although the experimental value of beta = 1.2+/-0.7 at short perturbation wavelengths is in reasonably good agreement with the theoretical prediction of beta = 1.7, it is found to be larger than the prediction at long wavelengths.     

大尺度赤道扩展F的数值模拟

利用数值模拟，研究了不同条件下赤道电离层等离子体交换不稳定性的演变和扩展Ｆ不均匀体的形态。使用一维或二维初始密度扰动时，交换不稳定性可以发展成为等离子体泡，但不能产生泡壁上的羽毛状结构．大气重力波触发的交换不稳定性能在更短的时间内增长成为等离子体泡．当使用重力波和一个较小尺度密度扰动作为初始扰动时，重力波确定了赤道扩展Ｆ不均匀体的外尺度，较小尺度密度扰动则增长成为泡壁上的羽毛状结构．数值模拟结果与大量观测现象符合得很好 关键词：     

双等离子体流模型中阿尔芬波的非几何光学近似解

应用平滑扰动法,处理了阿尔芬波在非均匀双等离子体流模型中的传播问题,讨论了两种情况,第一种是:当等离子体流的密度远较背景等离子体稠密;第二种是:在相反条件下的情况。对所取得的结果作了简短的分析。 关键词：     

Raman自由电子激光的半经典理论

采用Ｔｈｏｍａｓ-Ｆｅｒｍｉ近似势，将多电子系统简化为单电子问题，并用微扰论求解了Ｋｌｅｉｎ-Ｇｏｒｄｏｎ方程．由电子的零级波函数求得了电荷密度和电流密度的零级表达式．通过适当简化Ｋｌｅｉｎ-Ｇｏｒｄｏｎ方程，用分离变量和ＷＫＢ近似，求得了电子波函数及相应的电荷密度与电流密度的表达式 关键词：     

HL-2Aװ�õ��ӻ���������Ȳ����͹��ʳ�������ķ�������

在HL-2A单零偏滤器条件下,对由弱场侧沿赤道平面垂直注入的电子回旋寻常波(O-模)的波迹和波的功率沉积剖面进行了分析计算。对近磁轴共振情形,需要确定一个有效的物理尺度以正确获得波功率沉积。单一波束的有效吸收层的厚度可以合理地作为这一物理尺度,从而获得统一的功率沉积公式。对比研究了磁轴偏离赤道面和位于赤道面情况下的波功率沉积剖面。     

Using the Steepened Plasma Profile and Wave Breaking Threshold in Laser‐Plasma Interaction

In this work we evaluate the interaction of high intense laser beam with a steepened density profile. During laser interaction with underdense plasma by freely expanding plasma regime, modification of density profile is possible. In this paper we have investigated the ultra short laser pulse interaction with nonisothermal and collisionless plasma. We consider self–focusing as an effective nonlinear phenomenon that tends to increase when the laser power is more than critical rate. By leading the expanded plasma to a preferred location near to critical density, laser reflection is obtained, so the density profile will be locally steepened. The electromagnetic fields are evaluated in this new profile. We show the amplitude and period of electrical field oscillation are increased by reducing the steepened scale length. Also our numerical results identify that by reducing the steepened scale length, the electrical field is increased to wave breaking threshold limit. This high gradient electrical field causes the effective beam loading during the wave breaking phenomenon. The wave breaking can be the initial point for other acceleration regime as cavity or channel guiding regime. (© 2008 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Analysis of the stability and density waves for traffic flow

In this paper, the optimal velocity model of traffic is extended to take into account the relative velocity. The stability and density waves for traffic flow are investigated analytically with the perturbation method. The stability criterion is derived by the linear stability analysis. It is shown that the triangular shock wave, soliton wave and kink wave appear respectively in our model for density waves in the three regions: stable, metastable and unstable regions. These correspond to the solutions of the Burgers equation, Korteweg－de Vries equation and modified Korteweg－de Vries equation. The analytical results are confirmed to be in good agreement with those of numerical simulation. All the results indicate that the interaction of a car with relative velocity can affect the stability of the traffic flow and raise critical density.     

A traffic flow lattice model considering relative current influence and its numerical simulation

<正>Based on Xue's lattice model,an extended lattice model is proposed by considering the relative current information about next-nearest-neighbour sites ahead.The linear stability condition of the presented model is obtained by employing the linear stability theory.The density wave is investigated analytically with the perturbation method.The results show that the occurrence of traffic jamming transitions can be described by the kink-antikink solution of the modified Korteweg-de Vries(mKdV) equation.The simulation results are in good agreement with the analytical results,showing that the stability of traffic flow can be enhanced when the relative current of next-nearest-neighbour sites ahead is considered.     

Ray-Splitting Billiards

Ray splitting is a universal phenomenon that occurs with appreciable amplitude in all wave systems when the properties of the system change on a scale smaller than the wave length. We study the quantum implications of ray splitting theoretically and experimentally with the help of ray-splitting billiards in one and two dimensions. We show that Gutzwiller's trace formula works even in the context of ray-splitting systems provided reflection and transmission of waves at ray-splitting boundaries is properly included.     

柱输运管中扩散超声速辐射波的能流

采用于敏关于直角坐标系下两平板间粒子传输的辐射能流计算的理论模型，给出了柱输运管中与径向位置相关的谱辐射能流的计算公式.研究结果表明，由于管壁的自由程远小于传输介质的自由程，从而导致辐射能流中几何因子随径向变化，并认为这是最近关于扩散超声速辐射波实验中测得的辐射波强度随径向呈拱形分布的又一个重要原因.另外，还给出对横截面平均的谱辐射能流、以及当辐射与物质处于局部热动平衡时的辐射能流的计算公式，并将其中的几何因子与人们传统的通过几何自由程获得的几何因子进行了比较.为方便数值模拟，还给出了辐射能流公式中含有多 关键词： 柱管中扩散超声速辐射波传输 辐射能流 几何因子