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.     

Rayleigh-Taylor和Richtmyer-Meshkov不稳定性的FCT方法数值模拟

介绍了二维流体力学不稳定性程序的FCT数值方法,数值模拟Rayleigh-Taylor和Richt-myer-Meshkov流体不稳定性,在线性阶段,与线性理论符合很好;在非线性阶段,与俄罗斯激波管实验的计算结果符合很好。计算结果表明:FCT方法有较高计算精度,给出了不稳定性发展的好的图象,适合于ICF烧蚀和内爆流体不稳定性问题的计算。     

神光Ⅱ装置上间接驱动烧蚀瑞利-泰勒不稳定性实验分析

在神光Ⅱ激光装置上开展了一系列辐射烧蚀Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性实验。平面靶烧蚀加速飞行轨迹实验结果与LARED-S模拟结果的比较表明腔壁辐射源能流明显小于激光注入孔的辐射能流,且辐射源的非平衡Planckian谱对靶的飞行轨迹和扰动增长有重要影响。实验分别观测到初始小扰动幅度烧蚀RT明显的增长和初始大扰动幅度尖钉变窄和气泡变宽的清晰物理图像。通过提高空间分辨率,实验获得了二次和三次谐波的增长数据,模拟结果与实验结果相符合。神光Ⅱ激光装置上开展的流体不稳定性实验考核了LARED-S程序的一维和二维计算。     

金属锡Rayleigh-Taylor不稳定性对模型参数敏感性的数值分析

利用自研的爆轰与冲击动力学欧拉计算程序和Steinberg-Guinan(SG)本构模型,数值模拟分析了样品初始参数(初始振幅、初始波长、样品初始厚度)和SG本构模型初始参数对爆轰驱动锡Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性增长的影响。结果表明金属锡样品的初始参数对其RT不稳定性增长有很大的影响。RT不稳定性增长随着初始振幅的减小而减小,且存在一个截止初始振幅;存在一个最不稳定的模态(波长),当初始波长大于该波长时,RT不稳定性增长随着初始波长的减小而增大,反之,RT不稳定性增长随着初始波长的减小而减小;样品厚度的增大可以抑制RT不稳定性增长,而且存在一个样品截止厚度。金属锡的RT不稳定性增长对其SG本构模型应变硬化系数和应变硬化指数的变化不敏感,而对压力硬化系数和热软化系数比较敏感。从采用扰动增长法预估材料强度的角度来说,修正压力硬化系数以获得锡合理的材料强度是合理的途径。     

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。     

BEPCⅡ中电子云不稳定性模拟研究

正电子储存环在多束团运行时有可能发生电子云不稳定性(ECI)?.本文针对北京正负电子对撞机二期工程(BEPCⅡ)的具体条件,编写发展了模拟计算程序,以不同电子云密度抑制措施下的计算结果为基础,研究了耦合束团不稳定性和单束团不稳定性,给出了电子云不稳定性增长率和阈值密度以及色品对束团尺寸增长的抑制作用,为储存环中电子云不稳定性的前沿科学研究和BEPCⅡ工程设计提供了有意义的结果.     

电子束驱动的回旋激射不稳定性

对弱相对论性电子束驱动的回旋激射(maser)不稳定性的一般理论作了详细讨论.对在获得增长率实用表达式过程中若干解析表达式的推导与细节做了仔细的补充讨论和说明，还增加了增长率的近似表达式，并由此得到了回旋激射不稳定性主要特征的解析分析以及与精确计算的比较，使整个理论有一个完整的描述.侧重解析讨论，也提供了部分一般性的数值计算结果. 关键词： 回旋激射不稳定性 弱相对论性电子束 增长率     

任意Atwood数Rayleigh-Taylor和 Richtmyer-Meshkov 不稳定性气泡速度研究

本文将Layzer气泡模型推广到任意界面Atwood数情形,得到了自洽的微分方程组.该模型描述了气泡从早期的指数增长阶段到气 泡以渐近速度上升的非线性阶段的发展过程,给出了Rayleigh-Taylor(RT)和Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性的二维和 三维气泡速度渐近解,还求出了二维和三维RT不稳定性气泡顶点附近速度的解析解.     

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     

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。     

Influence of flow shear on localized Rayleigh–Taylor and resistive drift wave instabilities

The impact of velocity shear on the localized solutions of Rayleigh–Taylor (RT) and resistive drift wave (DW) instabilities has been investigated. Slab geometry is used, and the plasma density gradient is assumed to have a finite spatial structure. It demonstrates that the velocity shear has quite different effects on these instabilities: while it stabilizes RT instability and causes tilting of the eddies of equipotential contour, it has a very mild impact on the resistive DW instability and simply shifts the eddies with no tilting.     

HL-1装置电流上升段MHD不稳定性

在托卡马克放电的初始阶段,由于存在变化的等离子体电流,一般会出现等离子体电流的趋肤分布,这种分布会导致MHD不稳定性的发展和产生破裂。早期的托卡马克实验,对放电初始阶段的MHD扰动现象做过许多讨论和研究。A1cator-A在电流上升段观测到的大多数破裂发生在q_L=1.6模处,同时观察到MHD扰动模式随时间从高模向低模的发展。电流初始阶段的上升率对平顶段的放电特性也有重大影响,在FT上,只有在等离子体电流上升率为1.2—2.6MA.s~(-1)时,才能实现低q_L的等离子体参数运行。     

Self-patterned Si surfaces as templates for Ge islands ordering

We propose a two-step process, which is based on substrate nano-patterning by means of growth instabilities in a first step and self-assembling of Ge dots on the top of surface instabilities in a second step. We used the instabilities that develop during the growth of Si(Ge) layers on both nominal and vicinal Si (1 1 1) or (0 0 1) surfaces. Depending on the growth conditions (Ge concentration, growth temperature, thickness), various growth instability regimes were observed: pure kinetic regime, kinetically activated strain-induced regime and pure strain-driven regime. In the case of Si/Si growth, kinetic instabilities developed at different growth temperatures depending on the surface orientation. The critical exponents describing evolution with time have been determined: amplitude At^β and wavelength Lt^α. Experimental results show that each instability regime appears for a given growth temperature range that critically depends on the concentration of Ge. Evolution with time also depends on the Ge concentration. But in all cases, we evidence discrepancies between the experimental critical exponents and those predicted by classical modelling. We also give some examples of Ge dots self-organization on substrates nano-patterned (periodically undulated) by means of the different growth instabilities described above. In all cases, we observe Ge dots ordering along the substrate undulations due to step and/or strain effects. On kinetic instabilities (Si/Si(0 0 1) vicinal), Ge islands preferentially nucleate on step bunches. On SiGe(0 0 1) template layers, Ge dots nucleate on top of the SiGe undulations. In that case, strain gradients improved island ordering. The best ordering was achieved using SiGe(0 0 1) 10° off misoriented template layers as a result of almost perfect anisotropic morphology.     

蒸发两层流系统的对流不稳定性分析

关于蒸发液层的Rayleigh-Marangoni-Benard不稳定性的研究中,早期文献中普遍采用的是单层流模型。近年来,一些学者采用两层流模型对蒸发稳定性进行了理论分析,有的文献中没有考虑蒸发率与饱和蒸汽压的耦合关系,所以得到的结果不能完全反应蒸发对系统稳定性的影响。本文建立了一种新的两层流模型,考虑了界面变形对系统稳定性的影响。采用线性稳定性方法对带有蒸发界面的两层流的Rayleigh-Marangoni-Benard对流不稳定性进行了分析,得到了临界 Marangoni数与波数的关系,重点讨论了蒸发系数以及重力对汽液两层流系统的不稳定性的影响。     

高温烧蚀初始印记及其瑞利-泰勒不稳定性发展的研究

直接驱动惯性约束聚变中,高温烧蚀初始印记在压缩过程的不稳定性发展中起着重要作用.利用X射线针孔辅助点投影成像法,研究了不同波形激光脉冲驱动下CH平面靶及其瑞利-泰勒不稳定性发展的情况.结果表明,在相同驱动激光能量作用下,初始阶段激光强度越低,上升越缓慢,高温烧蚀初始印记引起的密度调制幅度越大.提高预脉冲强度能显著抑制高温烧蚀初始印记效应. 关键词： 高温烧蚀初始印记 激光脉冲形状 瑞利-泰勒不稳定性 针孔辅助点投影     

Observation of beam instability in the SSRF storage ring

During the SSRF(Shanghai Synchrotron Radiation Facility) storage ring phase-I commissioning, some instabilities have been observed, and the broadband impedance has also been measured. The primary instabilities at present stage are vertical beam blow up and resistive wall instability.