三维柱腔内辐射输运的一维模拟

在惯性约束聚变实验中,使用一维辐射流体力学程序模拟辐射在管壁约束的介质中的传输,因为无法考虑管壁辐射漏失等二维或三维边缘效应而引入了较大的误差.通过解析的视角因子公式和反照率定标公式来模拟X射线在管壁中的损失以及腔壁开口的漏失等边缘效应,对一维辐射流体力学程序MULTI的辐射输运计算进行了修改,成功模拟了X射线辐照下金等离子体的界面运动轨迹,比不考虑边缘漏失更接近实验测量结果,证明了该方法的有效性.     

X射线辐射在双孔柱腔靶中传输实验研究

在“星光Ⅱ”装置上,采用双孔柱腔靶研究辐射在空腔中轴向传输变化特性.提出“漏水管”辐射输运的简化模型,用来分析X射线在空腔中的传输的实验结果。分析结果表明,简化模型与实验结果基本相符.X射线输运的结果是输运末端的X射线减弱,辐射持续的时间增大,等离子体弛豫时间增大 关键词： 双孔柱腔靶 辐射传输 “漏水管”模型     

辐射温度与其驱动Al冲击波速度的定标关系研究

利用一维辐射流体力学程序,对不同脉冲波形的辐射温度与Al中冲击波速度关系进行模拟计算和分析.指出定标公式T_r=0.0126D^0.63主要适用于整形脉冲的辐射温度波形,而对高斯型和方波脉冲激光产生的辐射温度波形则不完全适用,通过计算给出修正的定标公式,且与自相似解得到的结果一致.另外对神光Ⅲ原型装置的整形脉冲辐射温度驱动Al样品冲击波轨迹进行了计算,得到第二个冲击波稳定传播所要求的Al样品的最小厚度.最后利用神光Ⅱ装置产生的辐射驱动冲击波,由修正的定标关系得到的辐射温度与软X射线能谱仪测量的辐射温度十分相符,从实验证实了修正定标关系的可靠性. 关键词： 辐射温度 冲击波速度 定标关系 整形脉冲     

一维辐射输运方程的近似求解

给出强激光与靶相互作用时带有反射边界条件的辐射输运方程的严格解,介绍了对辐射输运方程的一种近似简化以及数值求解辐射输运方程的一般方法,并给出在一种简单情况下进行数值计算的例子。     

X射线辐射输运分解实验研究

在“星光Ⅱ”激光装置上进行了X射线辐射输运分解实验研究.实验中利用高时空分辨的MCP选通X射线皮秒分幅相机和软X射线条纹相机从缝口观测腔内壁X射线辐射时空分布,得到X射线在腔中的输运速率、X射线持续发射时间和轴向强度衰减量;利用X射线CCD针孔透射光栅谱仪观测到腔内X射线辐射光谱随空间位置的变化,得到X射线在输运过程中被多次吸收和发射后谱的变化特征;用X射线二极管和亚千X射线能谱仪分别得到源和输运末端X射线辐射总量和辐射温度.介绍了实验中采用的诊断技术和实验方法,并给出了获得的典型结果. 关键词：     

量纲分析法求解辐射热传导自相似解

通过量纲分析,将辐射流体方程简化为一阶常微分方程组的形式,进而结合数值计算求得热波烧蚀自相似解。流体方程涉及的内能、状态方程表达式采用依赖于温度、密度两个参量的形式,且参数可调,适用性较广。源边界条件可为恒温、恒流、恒压、常密等情况。以恒温源为例,给出了X射线加热Au壁时烧蚀质量与烧蚀压的定标关系,与文献结果及MULTI辐射流体程序计算结果吻合较好。     

管靶X射线辐射输运初步研究Ⅱ.实验测量与分析

从实验上研究了X射线在管靶中辐射输运情况.给出两种分解靶：源靶、输运靶.源靶可得到X射线输运的输入条件,输运靶是近似一维X射线输运管道,对其测量可得到输运的结果;给出两种分解靶由软X射线谱仪、平响应XRD和透射光栅谱仪(配X射线CCD)测量的结果,并对实验结果进行分析;最后对输运管道内的等离子体膨胀问题进行了讨论. 关键词：     

神光Ⅱ间接驱动内爆实验ArX射线谱线模拟研究

ICF内爆物理研究中,示踪元素X射线谱诊断方法是推测内爆压缩温度、 密度以及燃料混合状态的有效方法.针对其中的非平衡物理过程, 研制了非局域热动平衡(non-LTE)下一维谱线输运程序Alpha.程序以辐射流体计算给出的温度、 密度等量为输入条件,求解细致组态(DCA)模型下的原子动力学方程和辐射输运方程, 自洽给出谱线不透明度,和成像面上的X射线谱分布.
利用该程序,模拟了神光Ⅱ装置上的掺Ar靶丸内爆示踪元素X射线谱诊断实验, 研究结果表明,谱线的自吸收效应影响发射的X射线谱的强度和形状, 谱线的宽度对自吸收效应的强弱也有影响.因此,在对X射线谱的数值模拟中应该考虑自吸收效应. 另外,与LTE近似下的发射谱的比较表明, LTE近似下,等离子体电离度大～1, 发射谱的形状与non-LTE的结果不同,且LTE近似下,谱线的强度比non-LTE的谱线强度大5-10倍, 采用LTE近似是不合适的.     

辐射烧蚀的自调制准定态模型

根据数值模拟的物理图像建立了辐射烧蚀的自调制准定态模型，不求助于复杂的计算机模拟而定量预言Ｘ射线辐射的各种烧蚀参量，诸如烧蚀深度、烧蚀压等与辐射温度、能量、脉冲宽度的定标规律．给出了ＩＣＦ感兴趣的几种材料的计算结果，得到的定标关系形式简单，易于掌握，对于靶设计和实验结果的分析有重要意义 关键词：     

X光加热金平面靶再发射时间的数值模拟

 用一维多群辐射输运程序对X光加热金平面靶的物理过程进行了数值模拟, 计算出了X光再发射延迟时间, 与最近的双盘靶测得的再发射延迟时间的实验结果相当吻合。在各种因素的影响下, X光各能区再发射的延迟时间的变化趋势与实验结果一致的。这说明这个一维多辐射输运程序可以较好的模拟X光打击平面靶的实验结果。     

任意四边形网格上解辐射输运方程的一种数值方法

解二维辐射输运问题时,对于矩形网格,用Sn菱形(diamond)格式处理十分简单有效,但该格式不能直接用于非矩形网格,而辐射流体力学计算往往要求在非矩形网格上进行.本文讨论任意四边形网格的辐射输运数值方法,给出一种全正的子网格平衡计算格式,并进行数值计算,与矩形网格Sn菱形格式结果比较,得出本方法可行性结论.     

脉冲X射线辐射效应时间能量联合数值模拟

在脉冲X射线辐射效应研究中,需要将时间维度信息结合到仿真模型中,进而实现基于时间能量联合方法的辐射效应数值模拟,同时也为瞬态脉冲辐照效应的仿真提供了一种思路。建立轫致辐射打靶模型,计算出射脉冲X射线能谱,得到脉冲X射线的时间能量联合谱,结合辐射对象的辐射效应仿真模型,获得氧化铝陶瓷试样在不同时间及不同入射深度处的能量沉积。     

ICF实验软X射线能谱仪对辐射能流时间关联测量的时标系统

介绍了时标系统的构成、原理和数据处理方法,并对时间关联的不确定度进行了分析.该时标系统成功将软X射线能谱仪 自身多个探测通道的信号以及三台不同位置处的谱仪的时间信号关联起来,关联精度约为70 ps.在神光III原型激光装置上进行的实验中用软X射线能谱仪从不同方向测得辐射源和辐射输运管末端口辐射能流随时间的演化曲线,反映了输运管内热波沿轴向传输以及软X射线辐射流衰减的物理过程.     

利用软X射线锯齿振荡研究托卡马克等离子体的热输运

用Au(Si)面垒探测器阵列测定了CT-6B托卡马克等离子体的软X射线辐射及其涨落。本文给出了内破裂期间等离子体中心区的软X射线锯齿振荡的经验定标律,利用电子温度的锯齿振荡研究了内破裂期间中心区的电子加热率,电子能量平衡,电子能量约束时间,电流密度分布和电子温度等电子热输运结果。 关键词：     

不同辐射建模下球腔的整体数值模拟

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。     

PTS装置Z箍缩负载设计分析

介绍了PTS装置丝阵负载设计思路,用简化的薄壳模型(零维)和辐射磁流体力学模型(一维)数值模拟了丝阵Z箍缩内爆过程,给出了PTS丝阵负载设计参数,分析了初步优化结果,确定了优化选择的箍缩常数.经脉冲功率驱动器与负载优化匹配设计,PTS实验平台能够获得100TW量级的X射线功率,最佳插头能量转换效率10%.预计PTS实验平台的X射线输出能力基本达到Saturn装置长脉冲模式放电的水平.结果将为PTS开展Z箍缩研究提供有价值的参考. 关键词： PTS装置 Z箍缩丝阵负载 零维薄壳模型 一维辐射磁流体力学数值模拟     

带状电缆的直流X射线辐照响应

对真空环境下带状电缆模型直流X射线辐照响应进行了实验和数值模拟研究;研制了电缆直流X射线辐照实验系统;使用蒙特卡罗模拟软件计算了直流X光机产生的X射线能谱、通量等参数;建立了带状电缆X射线辐照响应一维计算模型,该计算模型包括电缆导体与介质层间隙和介质层电导率模型。实验测量了两个带状电缆模型的直流X射线辐照响应电流波形,并对其进行了数值模拟。结果显示,在一定的电缆导体与介质层间隙大小假设条件下,采用带状电缆X射线辐照响应计算模型计算的结果与实验测量结果在波形特征和绝对幅度方面比较接近,说明了利用该模型描述电缆直流X射线辐照响应具有其合理性。     

LARED集成程序辐射输运模拟的性能优化

分析定位高置信度辐射传输数值模拟效率瓶颈,针对物理模型和数值离散格式的特点,优化求解算法和程序设计,改进激光聚变二维总体LARED集成程序,提高输运建模模拟黑腔靶实验模型的计算效率：在相同的并行计算条件下,辐射输运方程离散求解计算效率提高2倍以上,全过程整体模拟计算时间减半.     

电磁内爆X射线数值计算

 叙述一维辐射磁流体力学方程组（三温）的数值模拟,用于电磁内爆X射线计算。动量方程、三温方程组采用分裂法求解,以克服强耦合非线性可能引起的数值不稳定性。采用隐式差分格式避免小时间步长限制。隐式格式采用Newton-Raphson法迭代求解。使用了分层网格、加权平均,迭代初值公式,自动调整时间步长,奇点处理等特殊处理方法。最后给出Pegasus l装置一个实验模型的计算结果,获得15 J的X射线能量,峰值功率为16 GW。     

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针对实验室等离子体的辐射物理条件和等离子体箍缩三温的数值模型,提出一种定量计算Z箍缩等离子体辐射能谱的近似方法。在给出计算能谱结构的理论方法之后,再将这种近似计算方法编入到Kr喷气Z箍缩等离子体X射线辐射的二维三温辐射磁流体力学模型中,得出典型Kr喷气Z箍缩X射线辐射的能谱分布。对照"强光一号"加速器Kr喷气箍缩实验测量得到的辐射能谱分布,分析了理论与实测结果之间存在的偏差。