二维磁流体力学程序MFCG Ⅱ与MFCG Ⅰ计算结果的对比分析

根据磁场、电流密度和感应电流的解析公式研制了爆炸磁通压缩发生器充电和爆磁压缩过程的计算程序MFCG Ⅱ。在相同条件下用该程序和二维磁流体力学程序MFCG Ⅰ分别计算相同模型所得结果符合较好。因此用MFCG Ⅱ可分析、解释MFCG实验中有关的物理问题。     

二维磁流体力学程序MFCGⅢ计算结果与测试结果的对比分析

 根据磁场、流函数和感应电流的解析公式，研制了间接馈电爆磁压缩发生器充电和爆磁压缩过程计算程序MFCGⅢ。用MFCGⅢ计算了实验模型，其结果与测试结果符合较好。因此MFCGⅢ可对实验提供优化设计，并且可分析、解释MFCG实验中有关的物理问题。     

MFCG 2维磁流体力学程序中磁场计算的改进

 定子线圈中的电流在空间中产生的磁场是金属导体（套筒）膨胀压缩的主要对象,该磁场直接影响爆磁压缩发生器输出电流脉冲的大小。给出了面电流分布下2维磁场的计算公式,较点电流分布下的磁场公式更能细致准确地反映出磁场的变化。数值结果表明:面电流分布下的磁场公式不仅能准确地描述磁场的变化,而且计算效率大大提高,节约了计算时间。     

MFCG 2维磁流体力学程序中磁场计算的改进

定子线圈中的电流在空间中产生的磁场是金属导体（套筒）膨胀压缩的主要对象,该磁场直接影响爆磁压缩发生器输出电流脉冲的大小。给出了面电流分布下2维磁场的计算公式,较点电流分布下的磁场公式更能细致准确地反映出磁场的变化。数值结果表明:面电流分布下的磁场公式不仅能准确地描述磁场的变化,而且计算效率大大提高,节约了计算时间。     

二维弹塑性磁流体力学数值模拟

为了研究物质弹塑性对磁驱动实验运动过程、不稳定性发展等的影响,在MDSC2程序的基础上,增加了弹塑性模块,研制了包括弹塑性的磁流体力学程序,并进行了弹塑性项影响的数值模拟和分析。数值模拟表明：没有初始扰动时,弹塑性项几乎不影响套筒内外半径的运动轨迹;有初始扰动时,弹塑性项对磁驱动固体套筒的Rayleigh-Tayor不稳定性有明显的抑制作用。     

二维磁驱动数值模拟程序MDSC2的验证与确认

为了对磁驱动实验提供高置信度的数值模拟,需要开展磁流体力学程序的验证与确认。采用人为解比较法、网格收敛性研究和与成熟程序比较等方法,对二维磁驱动数值模拟程序MDSC2进行了程序验证。数值模拟表明：MDSC2程序正确地表示了磁流体力学模型,其中热扩散、磁扩散的离散格式具有二阶收敛精度。采用与磁驱动实验相比较的方法,进行了MDSC2程序的确认。对聚龙一号装置上的PTS-061发次磁驱动单侧飞片发射和PTS-122发次磁驱动双侧飞片发射实验进行了模拟,模拟的飞片自由面速度与实验测量的飞片自由面速度相一致;对FP-1装置上的固体套筒实验进行了模拟,模拟的套筒内外半径与实验测量结果相一致。MDSC2程序能正确模拟磁驱动单侧飞片发射、磁驱动双侧飞片发射和磁驱动固体套筒等磁驱动实验。     

圆盘型爆磁压缩发生器的数值模拟

根据圆盘型爆磁压缩发生器系统等效电路,建立了简化计算模型。利用Matlab编写了MDEMG程序,以直径240 mm的三单元圆盘型爆磁压缩发生器为研究对象,进行了数值模拟,分析了圆盘型爆磁压缩发生器工作期间电流、电感、爆轰压力、磁压、电压分布等参数的变化过程,并进一步分析发生器初始电流、圆盘构形对发生器输出特性的影响。结果表明：在输入电流为6 MA时,发生器在1.5 nH电感负载上可以获得40 MA、特征上升时间3 s的脉冲电流;发生器输出电流与初始电流正相关,但由于磁压随电流增大迅速增大,发生器输出电流存在极限;相对于平面型圆盘,锥型圆盘可以提高发生器工作后期的功率。     

圆盘型爆磁压缩发生器的数值模拟

根据圆盘型爆磁压缩发生器系统等效电路,建立了简化计算模型。利用Matlab编写了MDEMG程序,以直径240 mm的三单元圆盘型爆磁压缩发生器为研究对象,进行了数值模拟,分析了圆盘型爆磁压缩发生器工作期间电流、电感、爆轰压力、磁压、电压分布等参数的变化过程,并进一步分析发生器初始电流、圆盘构形对发生器输出特性的影响。结果表明:在输入电流为6 MA时,发生器在1.5 nH电感负载上可以获得40 MA、特征上升时间3 s的脉冲电流;发生器输出电流与初始电流正相关,但由于磁压随电流增大迅速增大,发生器输出电流存在极限;相对于平面型圆盘,锥型圆盘可以提高发生器工作后期的功率。     

反场构形的二维磁流体力学描述

磁化靶聚变技术作为实现纯聚变的一种途径,不需要惯性约束聚变的高初始密度(约1026cm-3),也不需要磁约束聚变的长约束时间(秒量级),可能是一种实现纯聚变更低廉更有效的途径.开发了一个二维磁流体力学模拟程序MPF-2D,用于描述反场构形的形成过程.采用该程序对美国洛斯阿拉莫斯国家实验室在反场构形形成装置上形成反场构形的实验进行了二维模拟和分析,理论值与实验值符合得较好;同时也对中国工程物理研究院流体物理研究所设计的"荧光-1"实验装置上形成的反场构形进行了模拟与评估,结果表明该装置上的反场构形基本达到设计指标.     

级联型爆磁压缩发生器的等效电路计算

动态级联型爆磁压缩发生器由多级构成,后一级俘获前一级的磁通进而将能量放大。用镜像电流法计算装置等效电感和电阻,用磁通俘获模型计算两级间磁通耦合,并假设损耗电阻正比于直流电阻。用该等效电路方法计算了一种两级动态级联型爆磁压缩发生器的静态和动态电路参数,并对其输出电流波形进行了模拟,同实际测量和实验结果进行了比较,同时对该装置通过脉冲变压器对脉冲形成线的充电过程进行了简单的模拟计算。结果表明,该计算方法对级联型爆磁压缩发生器的优化设计和应用研究具有较好的指导作用。另外两级磁通俘获模型对于间接馈电（线圈或永磁体）装置模拟计算也有一定的参考价值。     

级联型爆磁压缩发生器的等效电路计算

 动态级联型爆磁压缩发生器由多级构成,后一级俘获前一级的磁通进而将能量放大。用镜像电流法计算装置等效电感和电阻,用磁通俘获模型计算两级间磁通耦合,并假设损耗电阻正比于直流电阻。用该等效电路方法计算了一种两级动态级联型爆磁压缩发生器的静态和动态电路参数,并对其输出电流波形进行了模拟,同实际测量和实验结果进行了比较,同时对该装置通过脉冲变压器对脉冲形成线的充电过程进行了简单的模拟计算。结果表明,该计算方法对级联型爆磁压缩发生器的优化设计和应用研究具有较好的指导作用。另外两级磁通俘获模型对于间接馈电（线圈或永磁体）装置模拟计算也有一定的参考价值。     

Darwin方程在劳厄情况的二维解析解

关键词：     

二维三温流体力学高性能计算方法研究及程序研制

靶球在辐射驱动下内爆的物理过程是惯性约束聚变（ICF）研究的重要组成部分之一。由于流场的大变形和物理力学过程的复杂性,相关的数值模拟具有相当大的难度。根据研究工作的需求,符尚武等人克服了数值模拟方法上的重重困难,研制成功了二维三温流体动力学程序-LARED-I第一版。该程序是ICF数值模拟中主要的大型程序之一,在应用中取得了多方面的成果。     

带窗口磁驱动准等熵压缩实验模拟

在二维磁驱动数值模拟程序MDSC2中增加了LiF材料的材料参数和功能模块,使MDSC2程序具有了求解带窗口磁驱动准等熵压缩实验的能力。采用MDSC2程序,对大电流脉冲功率装置上的exp-3-window、exp-6-window带窗口磁驱动准等熵压缩实验进行了模拟。数值模拟结果表明,二维磁驱动数值模拟程序MDSC2能正确模拟带窗口磁驱动准等熵压缩实验exp-3-window和exp-6-window的全过程,模拟的飞片/窗口界面速度在飞片/窗口界面速度的上升阶段、峰值附近和卸载阶段与实验测量基本一致,验证了新程序的计算有效性。MDSC2程序对带窗口磁驱动准等熵压缩实验的正确模拟有助于磁驱动样品物性实验的研究。     

激光相变烧蚀二维结构网格程序的数值计算

研究激光相变烧蚀二维结构网格程序,对液-气相变、固液汽三相物质进行整体模拟.激光相变烧蚀二维结构网格程序采用气化相变开始后在迎激光方向局部加密的重分方法,动量守恒方程采用Wilkins三角形回路积分法,能量守恒方程采用基于节点重构的扩散方程有限体积格式.     

二维三温辐射(磁)流体力学拉氏计算中的人工粘性分裂技术

针对使用边粘性和张量粘性进行二维三温辐射(磁)流体力学拉氏计算时激波处离子温度出现非物理尖峰的问题,提出一种人工粘性分裂技术,将人工粘性耗散能量按照电子压和离子压的比分成两部分,并分别加在电子内能和离子内能上.在二维三温辐射磁流体力学程序MARED上实现该技术,并对Z-pinch的内爆动力学过程进行数值模拟.消除了模拟结果中激波处离子温度的尖峰.     

电磁铁摇摆器磁场的二维数值计算

本文根据泊松方程用数值计算给出了电磁铁摇摆器的二维磁场分布,定量地讨论了磁极形状、磁隙大小、周期长短和电流大小等因素对峰值磁场强度的影响,重点讨论了如何根据二维磁场分布选择磁极形状才能提高峰值磁场强度和抑制磁饱和的问题。将计算的二维磁场分布和摇摆器磁场的理想波形相比较,可以帮助我们确定进入摇摆器的束流半径应该控制的范围。在对电磁铁摇摆器磁场二维数值计算的基础上,还探讨了适用ATA电子束的PALADIN摇摆器用于ETA电子束带来的结构设计和材料选择等问题。     

二维氢原子的相对论修正

求解了二维氢原子的Ｄｉｒａｃ方程,得到了精确的相对论能级与波函数,并详细讨论了非相对论极限。     

二维三温流体力学计算中时间步长的自动控制

研究了二维三温流体力学计算中时间步长的控制问题,提出了控制时间步长的多种约束条件:既考虑了显式流体力学离散方程的CFL(Courant-Friedrichs-Lewy)条件,又考虑了隐式三温能量方程温度的相对变化,还考虑了Lagrange网格密度(或体积)的相对变化以及三温能量方程的迭代次数等.在计算过程中这些约束条件可以随时自动地改变时间步长,以最经济和合理的时间步长完成计算.最后给出了数值实验结果.