烧蚀瑞利—泰勒不稳定性线性增长率的预执致稳公式

煤蚀瑞利－泰勒（ＲＴ）不稳定性增长的准确保计是惯性约束聚变（ＩＣＦ）的重要研究课题,增大低温电子热传导系数以考虑烧蚀面预热效应时,烧蚀面密度分布得到改善,烧蚀ＲＴ不稳定性线性增长率的二维计算值明显降低,与美国利旨莫尔实验室的实验值符合较好,考虑烧蚀面预热效应后,Ｌｉｎｄｌ公式ｒ＝√ｋｇ／１（１＋ｋＬ）－βｋＶａ与二维计算值有较大偏差,在分析研究发生偏差原因的过程中,发现了预热情总的Ａｔｗｏｏｄ数变     

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     

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。     

Multimode Coupling Theory for Kelvin-Helmholtz Instability in Incompressible Fluid

A weakly nonlinear model is proposed for multimode Kelvin-Helmholtz instability. The second-order mode coupling formula for Kelvin-Helmholtz instability in two-dimensional incompressible fluid is presented by expanding the perturbation velocity potential to second order. It is found that there is an important resonance in the course of the sum frequency mode coupling but the difference frequency mode coupling does not have. This resonance makes the sum frequency mode coupling process relatively complex. The sum frequency mode coupling is strongly dependent on time especially when the density of the two fluids is adjacent and the difference frequency mode coupling is not.     

经典瑞利-泰勒不稳定性界面变形演化的改进型薄层模型

激光惯性约束聚变(ICF)内爆靶丸通常采用多壳层组合结构设计,各壳层界面的流体力学不稳定性影响内爆加速和聚变点火,是ICF十分关心的问题.本文建立了描述任意Atwood数、任意初始界面分布Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性界面变形及非线性演化的薄层模型.通过分析薄层中流体微团的受力,得到了运动微分方程组,并在二维情况进行数值求解.在线性阶段,薄层模型描述的界面演变规律与模拟结果符合很好;在非线性阶段,薄层模型可以描述至"蘑菇"形结构,与数值模拟的结果很接近.目前薄层的RT不稳定性非线性解析理论研究仅限于弱非线性阶段,本工作发展的薄层解析理论能很好地研究薄层非线性"气泡-尖钉"发展过程.     

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.     

X射线高空间分辨多色显微成像系统研制及应用

在激光间接驱动惯性约束聚变(ICF)领域中,获得具有极高空间分辨率(优于5μm)的X射线辐射图像,是研究烧蚀不稳定性、内爆流线等关键物理过程的数据基础。基于掠入射反射式成像原理的Kirkpatrick-Baez(KB)显微成像系统作为一种具有高空间分辨率和集光效率的X射线显微诊断设备,目前已成为国际ICF装置的X射线关键诊断设备。在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置条件上开展了KB诊断技术及设备的研究,在KB系统的光学设计、光学元件和物镜与系统装调技术等方面取得了许多重要进展,研制了大视场KB、多色KB等高分辨率X射线显微成像系统。这些系统已应用于我国的ICF内爆芯部发光和流线测量、流体不稳定增长测量等实验中,为关键物理量的测量提供了高空间分辨率的清晰图像。     

Jet-Like Long Spike in Nonlinear Evolution of Ablative Rayleigh–Taylor Instability

We report the formation of jet-like long spike in the nonlinear evolution of the ablative Rayleigh-Taylor instability （ARTI） experiments by numerical simulations. A preheating model k（T） = KSH[1＋f（T）], where KSH is the Spitzer Harm （SH） electron conductivity and f（T） interprets the preheating tongue effect in the cold plasma ahead of the ablative front [Phys. Rev. E 65 （2002） 57401], is introduced in simulations. The simulation results of the nonlinear evolution of the ARTI are in general agreement with the experiment results. It is found that two factors, i.e., the suppressing of ablative Kelvin Helmholtz instability （AKHI） and the heat flow cone in the spike tips, contribute to the formation of jet-like long spike in the nonlinear evolution of the ARTI.     

直接驱动球内爆点火的数值模拟

 实现中心点火的基本条件是在内爆中心形成面密度0.3 g/cm²，温度10 keV的点火热斑。减速阶段流体不稳定性的增长，会破坏对称压缩，减小热斑体积，直接破坏点火热斑的形成，对点火构成威胁。在原有LARED-S程序的基础上，加入热核反应和α粒子加热过程程序模块，对直接驱动ICF球内爆过程进行数值模拟研究，1维模拟结果与NIF直接驱动点火靶的设计基本相符，显示α粒子加热对边缘点火起重要作用；2维模拟表明减速阶段流体不稳定性对点火有重要影响。     

Nonlinear saturation amplitude of cylindrical Rayleigh Taylor instability

The nonlinear saturation amplitude （NSA） of the fundamental mode in the classical Rayleigh-Taylor instability with a cylindrical geometry for an arbitrary Atwood number is analytically investigated by considering the nonlinear corrections up to the third order. The analytic results indicate that the effects of the initial radius of the interface （r0） and the Atwood number （A） play an important role in the NSA of the fundamental mode. The NSA of the fundamental mode first increases gently and then decreases quickly with increasing A. For a given A, the smaller the ro/λ（λ is the perturbation wavelength）, the larger the NSA of the fundamental mode. When ro/λ is large enough （r0 〉〉 λ）, the NSA of the fundamental mode is reduced to the prediction in the previous literatures within the framework of the third-order perturbation theory.