平面调制靶瑞利-泰勒不稳定性初步研究

 瑞利-泰勒不稳定性增长的准确估计是激光聚变的重要研究课题。在神光Ⅱ装置上，利用面向背光照相技术对正弦调制平面靶的瑞利-泰勒不稳定性增长进行了实验研究，得到了清晰的时空分辨图像；采用傅里叶变换取基模法和求波峰波谷差值法分析了实验结果；两种方法得到的靶扰动增长因子相同。实验中平面靶扰动增长较小可能是密度梯度致稳和烧蚀致稳抑制了扰动增长，也可能是扰动进入了非线性阶段而使增长不大。     

双模瑞利-泰勒不稳定性的预热烧蚀效应研究

针对双模扰动下的烧蚀瑞利-泰勒不稳定性增长问题,采用高精度的数值计算方法,研究了不同预热程度下模耦合产生的多个高次谐波幅值的发展和演化问题。研究表明,三种预热烧蚀条件下,当扰动基模满足长波与短波耦合方式时,谐波中的长波模态占主导,而短波模发展明显受到抑制;当满足短波与短波耦合时,耦合结果带来了许多新的增长较快的长波模态,此时短波模增长呈现小幅震荡形式。比较两种耦合方式可以发现,长波结构在烧蚀瑞利-泰勒不稳定性弱非线性阶段都占主导地位,尤其是短波与短波耦合中气泡与尖钉表现出不同于两个基模的长波模结构。进一步分析预热效应对模耦合增长的影响,发现预热程度越强就越能削弱耦合谐波的增长,这说明预热对烧蚀瑞利-泰勒不稳定性具有致稳作用,这对惯性约束聚变工程中控制烧蚀瑞利-泰勒不稳定性发展具有重要意义。     

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。     

瑞利-泰勒不稳定性的格子玻耳兹曼模拟

发展了一个不相混两相流体的格子玻耳兹曼模型，模拟瑞利-泰勒不稳定性．模型使用正方格阵并引入了一外力．数值模拟得到了界面扰动的线性和非线性发展图象，并与实验和其它方法的结果进行了比较 关键词：     

激光烧蚀瑞利－泰勒不稳定性模拟

 给出了激光烧蚀流体不稳定性计算程序EUL2D的物理方程,介绍了计算中使用的活动网格和一些技术问题处理。EUL2D程序的计算结果与Takabe公式、FAST2D程序和LASNEX程序的结果较好符合。数值计算日本大阪大学激光烧蚀瑞利－泰勒不稳定性实验,再现了实验结果。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。     

靶参数对收缩几何瑞利-泰勒不稳定性诊断的影响

面向背光照相技术是诊断惯性约束聚变(ICF)中瑞利-泰勒(RT)不稳定性的重要方法,讨论了利用该技术对球形靶丸扰动幅度测量时由于收缩几何效应带来的影响。通过计算,分析了一个简化模型下扰动振幅的实际值和测量值,讨论了偏移距离、靶丸外半径、扰动波长和扰动振幅等因素对实验结果相对误差的影响。计算表明,合理选择这些参数能使诊断的系统误差小于3%,而且可通过计算模型对测量结果进行修正。研究结果可为即将开展的神光III激光装置上的收缩几何烧蚀RT不稳定性实验参数设计和结果分析提供依据。     

轴向流对Z箍缩等离子体稳定性的影响

利用理想磁流体力学(MHD)模型对有轴向流参与的Z箍缩等离子体不稳定性进行了分析.对可压缩平板等离子体模型的色散关系进行了推导，讨论了三种不同等离子体状态下的不稳定性增长率.结果显示，等离子体的可压缩性对磁瑞利-泰勒/开尔文-亥姆霍兹(MRT/KH)杂化不稳定性有抑制作用，改善了轴向剪切流对长波长扰动的影响.分析了不同轴向流速度分布对系统稳定性的影响.结果表明，对于峰值相同的不同轴向流，其对不稳定性的抑制效果只依赖于扰动集中区域内速度剪切的大小，与其他位置的速度剪切无关. 关键词： Z箍缩 磁瑞利-泰勒不稳定性 轴向剪切流 MHD方程     

入射角对格兰-泰勒棱镜透射光强的非线性扰动分析

格兰-泰勒(Glan-Taylor)棱镜(GTP)旋转一周时的透射光强曲线通常会产生非线性误差而偏离马吕斯定律,主要表现为周期性扰动和透射光强曲线2个波峰不等高. 以菲涅耳公式和多光束干涉理论为基础,借助几何模型,得到了格兰-泰勒棱镜的光强透射比公式,讨论了光束入射角对透射光强曲线2个波峰等高性的影响,较好地解释了实验中的非线性误差,给出了改进方向.     

瑞利-泰勒不稳定性线性增长的密度梯度致稳

 研究了密度梯度对瑞利-泰勒不稳定性的致稳作用,采用有限元算法求解钱得拉塞卡方程本征值问题,得到不同密度分布下理想不可压流体力学量的扰动线性增长率及扰动速度分布。扰动增长率结果与修正的Lindl公式的计算结果比较发现：扰动分布的峰值位于密度梯度标长的取值位置处,波长与密度标长可比拟时,扰动增长率显著偏离Lindl公式,而长波和短波极限情况下,数值解和Lindl公式符合较好。     

瑞利-泰勒不稳定性中尺度效应的数值模拟研究

 瑞利-泰勒不稳定性是一种由于密度梯度引起的界面不稳定性，在惯性约束聚变中具有重要的意义。利用被动标量输运模型对包含不同尺度初始扰动的界面演化过程进行数值模拟。计算结果表明界面的初始形状对不稳定性的发展具有很大的影响，狭长型扰动比正方型扰动发展慢。另外，不同尺度扰动的相互作用一般会减小沿界面发展方向运动的动能，使能量更多地用于平行于界面方向的运动。     

Hexatic order and surface ripples in spherical geometries

In flat geometries, two-dimensional hexatic order has only a minor effect on capillary waves on a liquid substrate and on undulation modes in lipid bilayers. However, extended bond-orientational order alters the long-wavelength spectrum of these ripples in spherical geometries. We calculate this frequency shift and suggest that it might be detectable in lipid bilayer vesicles, at the surface of liquid metals, and in multielectron bubbles in liquid helium at low temperatures. Hexatic order also leads to a shift in the threshold for the fission instability induced in the later two systems by an excess of electric charge.     

柱几何Rayleigh-Taylor不稳定性的数值模拟

 给出了柱几何中流体力学方程组及其在数值模拟中采用的计算方法。对二维柱几何Rayleigh-Taylor不稳定性进行数值模拟，在线性阶段与线性理论符合得很好；不稳定性增长进入非线性区域的阈值依赖于界面的位置，并且明显不同于平面情况。     

黏性、表面张力和磁场对Rayleigh-Taylor不稳定性气泡演化影响的理论分析

采用理论分析的方法考察了磁场中非理想流体中Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性气泡的演化过程,在与磁场垂直的平面中,综合考虑流体黏性和表面张力的影响,推导了二维非理想磁流体RT不稳定性气泡运动的控制方程组,给出了不同情况下气泡速度的渐近解和数值解,分析了流体黏性、表面张力和磁场对气泡发展的影响,分析结果表明:流体黏性和表面张力能够降低气泡速度和振幅,即能够抑制RT不稳定性;而磁场对RT不稳定性的影响是由非线性部分引起的,并且磁场非线性部分的方向决定了磁场是促进还是抑制RT不稳定性的发展,     

Transverse galloping of two-dimensional bodies having a rhombic cross-section

Transverse galloping is a type of aeroelastic instability characterized by oscillations perpendicular to wind direction, large amplitude and low frequency, which appears in some elastic two-dimensional bluff bodies when they are subjected to an incident flow, provided that the flow velocity exceeds a threshold critical value. Understanding the galloping phenomenon of different cross-sectional geometries is important in a number of engineering applications: for energy harvesting applications the interest relies on strongly unstable configurations but in other cases the purpose is to avoid this type of aeroelastic phenomenon. In this paper the aim is to analyze the transverse galloping behavior of rhombic bodies to understand, on the one hand, the dependence of the instability with a geometrical parameter such as the relative thickness and, on the other hand, why this cross-section shape, that is generally unstable, shows a small range of relative thickness values where it is stable. Particularly, the non-galloping rhombus-shaped prism’s behavior is revised through wind tunnel experiments. The bodies are allowed to freely move perpendicularly to the incoming flow and the amplitude of movement and pressure distributions on the surfaces is measured.     

基于改进的二维指数熵及混沌粒子群的阈值分割

鉴于现常用的灰度级—平均灰度级二维直方图区域划分存在明显的不足,提出了基于灰度级—梯度二维直方图的指数熵阈值选取方法,给出了基于改进的二维直方图的指数熵阈值选取公式,并利用混沌粒子群优化算法寻找最佳分割阈值,采用递推方式降低迭代过程中适应度函数的计算代价。实验结果表明,与现有的有关算法相比,该方法不仅使分割后的图像区域内部更均匀、边界形状更准确、特征细节更清晰,而且使计算效率及粒子群的收敛精度得到提高。     

烧蚀RT不稳定性X射线分幅诊断研究进展

在神光II装置上,利用高动态范围高性能X射线分幅相机开展了辐射驱动烧蚀RT不稳定性面背光实验研究.在神光II 8路2ns辐射源和第九路Mo背光条件下,利用二维时空照相获得了周期20 μupm、初始扰动1 μupm烧蚀RT样品清晰的增长过程,并通过掺Br比例1.1%样品观测到RT非线性增长的结果.实验为惯性约束聚变(inertial confinement fusion,ICF)RT不稳定性定量表征和数值模拟奠定了良好的基础.     

非理想流体中Rayleigh-Taylor和Richtmyer-Meshkov不稳定性气泡速度研究

在随气泡顶端运动的坐标系中, 通过将理想流体模型推广到非理想流体的情况, 研究了流体黏性和表面张力对Rayleigh-Taylor (RT)和Richtmyer-Meshkov (RM)不稳定性气泡速度的影响. 首先得到了RT和RM不稳定性气泡运动的控制方程 (自洽的微分方程组); 其次给出了二维平面坐标和三维柱坐标中气泡速度的数值解和渐近解, 并定量分析了流体黏性和表面张力对RT和RM气泡速度和振幅的影响. 结果表明: 从线性阶段到非线性阶段的全过程中, 非理想流体中的气泡速度和振幅小于理想流体中的气泡速度和振幅. 也就是说, 流体黏性和表面张力对RT和RM不稳定性的发展都具有致稳作用. 关键词： Rayleigh-Taylor不稳定性 Richtmyer-Meshkov不稳定性 气泡速度 非理想流体     

Stability criteria of Rayleigh ‐ Taylor modes in magnetized plasmas

The Rayleigh ‐ Taylor (RT) instability is investigated analytically in an inhomogeneous plasma in an external magnetic field. For the case of two distinct fluid layers separated by a sharp boundary and for a fluid of a continuously varying density, RT dispersion relations have been obtained and analyzed. Stability criteria of the excited modes are disscussed with respect to the mode propagation relative to the applied magnetic field. The magnetic field is found to act as a stabilizer up to a threshold value that can be determined from the dispersion relation.     

二维不可压缩流体Kelvin-Helmholtz不稳定性的二次谐波产生

推导了Kelvin-Helmholtz(KH)不稳定性二次谐波产生的理论公式,利用该公式得到的二次谐波增长的弱非线性结果与LARED-S程序的模拟结果符合.二维模拟定出了KH不稳定性单模非线性增长的阈值. 关键词： Kelvin-Helmholtz不稳定性 二次谐波产生 非线性阈值     

托卡马克中电子温度梯度不稳定性的数值研究

用本征模积分方程研究了环形等离子体中的电子温度梯度不稳定性，在接近不稳定性阈值的参数区域内对模和输运的特征进行了研究。文中引入了一个新的积分参数，将实平面的积分解析延拓到复平面。这样可以同时对增长模和阻尼模进行研究。对被积函数的奇点进行了处理，给出了临界梯度的拟合公式，与有关的实验进行了比较，计算结果接近实验测量值。