“神光”Ⅱ装置激光烧蚀驱动侧照明R-T不稳定性实验探索

R-T(Rayleigh-Taylor)不稳定性实验研究对于天体物理和ICF都有重要的意义。特别是侧向照明的诊断方案，物理上很直观实验上也相对容易实现因此受到各国的重视。2003年在“神光”Ⅱ开展了一轮打靶实验。     

二维不可压流体Kelvin-Helmholtz不稳定性的弱非线性研究

通过将扰动速度势展至三阶,提出了Kelvin-Helmholtz（KH）不稳定性的弱非线性理论.在模耦合过程中观察到一个重要的共振现象,共振使得模耦合过程变得相当复杂,单模扰动很快进入非线性区,产生大量高次谐波,共振加强了非线性作用.分析了单模扰动中二次和三次谐波产生效应,以及对基模指数增长的非线性校正.模拟结果支持了解析理论.利用该理论,分析了KH不稳定的非线性阈值问题. 关键词： Kelvin-Helmholtz不稳定性 弱非线性理论 非线性阈值     

爆轰加载下高纯铜界面Rayleigh-Taylor不稳定性实验研究

金属界面不稳定性是内爆物理压缩过程中关注的重要问题,与传统流体界面不稳定性具有显著区别.由于相关理论和实验诊断技术的限制,目前该问题的研究还明显不足.为加深对金属界面不稳定性扰动增长行为的认识,本文建立了爆轰加载下高纯铜界面Rayleigh-Taylor不稳定性研究的实验诊断技术和数据处理方法,得到了扰动发展早期不同时刻界面扰动增长的X光图像.实验结果分析表明:在爆轰产物的无冲击加载条件下扰动波长基本保持不变,而初始扰动幅值越大,界面扰动增长的趋势就越明显;同时随着样品前界面扰动的不断发展,在样品的后自由面也出现了与前界面初始相位相反的扰动特征,即样品前界面扰动为波谷的位置所对应的后界面先运动而逐渐演变为波峰,而前界面扰动为波峰的位置所对应的后界面则演变为波谷;在5.26μs时刻,界面扰动幅值增长为初始值的700%左右,应变率达到了约105/s.结合数值模拟研究表明:在此情况下常用的Steinberg-Cochran-Guinan模型在一定程度上低估了高纯铜材料强度的强化特性,无法准确地描述强度对界面扰动增长的制稳作用,从而导致数值模拟结果要大于实验测量结果.     

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     

可压缩流体的Rayleigh-Taylor和Kelvin-Helmholtz不稳定性

可压缩流体界面不稳定性的小扰动研究中，往往首先规定具体的状态方程形式，然后给出色散关系。这使得所给出的结果仅适用于该状态方程的具体形式，具有特殊性。由于这种特殊性，使得某些机理的讨论变得复杂，且结论相互矛盾。     

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。     

二维和三维大双极化子的稳定性

结合相对运动的近似波函数和修正的Lee(李政道)-Low-Pines变分法，研究了二维和三维大双极化子的稳定性.得到了临界耦合参数α_c和临界介电常数比η_c.与近来用完全不同的变分方法求得的结果相一致.还标定了在1/α,η平面上双极化子稳定存在的区域.结果显示，低维材料更有利于双极化子的形成. 关键词：     

二维可压缩流体Kelvin-Helmholtz不稳定性

利用高精度数值格式,研究了二维可压缩流体中的Kelvin-Helmholtz不稳定性,主要研究了可压缩性对Kelvin-Helmholtz稳定性增长率的影响.模拟定量的给出低Mach和高Mach数两种情况下,初始静压和对流Mach数以及Kelvin-Helmholtz不稳定性线性增长率的关系.模拟结果和自由剪切层以及混合层的实验结果以及理论分析一致.模拟表明,对流Mach数是描述流体可压缩性的合适参数,对流Mach数越小流体越不可压,Kelvin-Helmholtz不稳定性的线性增长率随对流Mach数的增加而减小. 关键词： Kelvin-Helmholtz不稳定性 可压缩流体 Mach数 超音速流体     

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.     

磁场对激光驱动Kelvin-Helmholtz不稳定性影响的二维数值研究

Kelvin-Helmholtz不稳定性(KHI)是流体和等离子体的基本物理过程,广泛存在于自然、天体物理以及高能量密度物理现象中.本文提出一种新的实验方案产生磁化KHI.利用开源的FLASH模拟程序对激光驱动调制靶产生的KHI进行了二维的数值模拟,考察和比较了KHI涡旋在毕尔曼自生磁场、外加磁场和无磁场情况下的演化.模拟结果表明自生磁场在KHI演化过程中基本不会改变KHI涡旋的形貌,而平行于流体方向的外加磁场对剪切流有致稳作用,主要稳定长波扰动.该研究结果可为在高能量密度激光装置中开展强磁环境下KHI实验提供理论指导.     

Assembling Stabilization of the R-T Instability by the Effects of Finite Larmor Radius and Sheared Axial Flow

In the present paper, based on the incomepressible finite Larmor radius （FLR） magnetohydrodynamic （ MHD ） equations, we consider the stabilizing effect of the finite Larmor radius on the Rayleigh-Taylor （ RT ） instability in implosions of annular Z-pinch plasma. Here, the FLR is considered as a type of viscositytll, independent of any collisions （i.e., collisionless viscosity, or gyrouiscosity ）. Since we are introducing a sheared velocity,     

五阶非线性下零色散附近的调制不稳定性

在同时考虑光纤损耗、高阶色散以及高阶非线性情况下,从广义非线性薛定谔方程出发,研究了零色散附近的调制不稳定性,分析了四阶色散和五阶非线性对增益谱的影响.结果表明：当光脉冲工作在零色散附近时,四阶色散对调制不稳定性起决定作用,它使反常色散区的增益谱变宽.在光纤正常色散区,正（负）五阶非线性使增益谱的谱宽和峰值增大（减小）;但在反常色散区,五阶非线性仅改变增益谱的峰值,几乎不影响谱宽.     

Nonlinear Saturation Amplitude in Classical Planar Richtmyer–Meshkov Instability

The classical planar Richtmyer–Meshkov instability(RMI) at a fluid interface supported by a constant pressure is investigated by a formal perturbation expansion up to the third order,and then according to definition of nonlinear saturation amplitude(NSA) in Rayleigh–Taylor instability(RTI),the NSA in planar RMI is obtained explicitly.It is found that the NSA in planar RMI is affected by the initial perturbation wavelength and the initial amplitude of the interface,while the effect of the initial amplitude of the interface on the NSA is less than that of the initial perturbation wavelength.Without marginal influence of the initial amplitude,the NSA increases linearly with wavelength.The NSA normalized by the wavelength in planar RMI is about 0.11,larger than that corresponding to RTI.     

表面张力对Rayleigh-Taylor不稳定性谐波的影响

Using the method of the parameter expansion up to the third order, explicitly investigates surface tension effect on harmonics at weakly nonlinear stage in Rayleigh-Taylor instability (RTI) for arbitrary Atwood numbers and compares the results with those of classical RTI within the framework of the third-order weakly nonlinear theory. It is found that surface tension strongly reduces the linear growth rate of time, resulting in mild growth of the amplitude of the fundamental mode, and changes amplitudes of the second and third harmonics, as is expressed as a tension factor coupling in amplitudes of the harmonics. On the one hand, surface tension can either decrease or increase the space amplitude; on the other hand, surface tension can also change their phases for some conditions which are explicitly determined.     

Large Bipolarons in Two and Three Dimensions

The large bipolaron in two and three dimensions is investigated by combining the reasonable asymptotic relative wavefunctions and the Lee-Low-Pines-Huybrechts (LLP-H) variational method. The values of the critical coupling constant α_C above which bipolarons may exist and the critical ratio of dielectric constants η_c below which bipolarons may exist are evaluated, which are very close to the recent results obtained within totally different variational approaches. It is also found that low-dimensional materials are more favorable for the formation of bipolarons.     

非线性管理光纤光栅中的调制不稳定性研究

基于非线性耦合模方程,研究了非线性管理光纤光栅中的调制不稳定性,得到了调制不稳定性的色散关系。与常规的非线性光纤光栅相比,在非线性管理光纤光栅中,克尔非线性的变化改变了调制不稳定性增益谱的谱宽和幅度,并导致新的不稳定性区域的出现:在反常色散区,原来关于零波数对称的两个旁瓣随着克尔非线性变化的增加其增益幅度递减至零,在经历了一段无增益区域之后,又逐渐形成了在零波数附近区域的一个新的单峰;而在正常色散区,除了原来的两个增益区域之外,零波数附近出现了新的增益区,增益的幅度随克尔非线性变化的增加而递增。可见,非线性管理光纤光栅给调制不稳定性的产生提供了更多的空间。     

饱和非线性下零色散附近的交叉相位调制非稳

从光纤中扩展的耦合非线性薛定谔方程组出发,在饱和非线性光纤零色散附近,研究了不同二、四阶色散参量下交叉相位调制不稳定性增益谱及其临界扰动频率、谱宽和谱峰随两光波入射功率的演化特点.研究表明,随色散参量不同,增益谱随两光波入射功率的增大可能出现三种演化形式：一是始终是两个分离的谱区;二是由开始时的两个合成一个,最后再分离成两个;三是始终是一个谱区.饱和非线性的存在则使每个谱区的谱宽、谱峰及远离零点的临界扰动频率,随两光波入射功率的增大可能呈现出先增大后减小的特点,使第二谱区靠近零点的临界扰动频率呈现先减小后增大的特点,从而可能出现两个不同的输入功率对应同一个增益峰值和谱宽的情形.色散参量对增益谱的谱峰影响小,对谱宽影响大.越靠近零色散区,每个谱区谱宽越大,越易连成一个谱区.     

Reduced Mobility of Triple Nodes and Lines on Grain Growth in Two and Three Dimensions

Vertex dynamics models in two and three dimensions are applied to study grain growth including a limited mobility of triple points (two dimensions) and triple lines (three dimensions). A recent experiment on a triple node is used to validate the proposed model. The reduced triple node/line mobility in the case of a polycrystalline sample is shown to influence both, the grain growth kinetics and the grain size distribution function.     

四阶色散和五阶非线性对零色散附近交叉相位调制不稳定性的综合影响

从包含高阶色散和高阶非线性的广义非线性薛定谔方程出发,研究了零色散附近交叉相位调制不稳定性增益谱,分析了四阶色散和五阶非线性系数对增益谱的影响.结果表明：当光脉冲工作在零色散附近时,四阶色散对交叉相位调制不稳定性起决定作用,它使增益谱变宽.正（负）五阶非线性使增益谱的谱宽和峰值增大（减小）.随着二阶色散的增加,四阶色散对增益谱的影响越来越小.     

基于波传播算法的火焰不稳定性

基于波传播算法构造了多组分反应流的数值格式,利用CH4空气基元反应动力学模型,并采用分离算法,对CH4空气混合物中,入射激波与火焰的相互作用,以及反射激波与火焰的二次作用过程进行了数值模拟.根据计算结果,讨论了激波诱导火焰失稳的发展过程及其特点.结果表明,Helmholtz不稳定、RichtmyerMeshkov不稳定以及反应放热速率对火焰失稳过程有重要影响.计算结果与实验结果进行了比较,对数值方法的有效性进行了验证.