Three-Dimensional Lattice Boltzmann Model for High-Speed Compressible Flows

A highly efficient three-dimensional （31）） Lattice Boltzmann （LB） model for high-speed compressible flows is proposed. This model is developed from the original one by Kataoka and Tsutahara [Phys. Rev. E 69 （2004） 056702]. The convection term is discretized by the Non-oscillatory, containing No free parameters and Dissipative （NND） scheme, which effectively damps oscillations at discontinuities. To be more consistent with the kinetic theory of viscosity and to further improve the numerical stability, an additional dissipation term is introduced. Model parameters are chosen in such a way that the von Neumann stability criterion is satisfied. The new model is validated by well-known benchmarks, （i） Riemann problems, including the problem with Lax shock tube and a newly designed shock tube problem with high Mach number; （ii） reaction of shock wave on droplet or bubble. Good agreements are obtained between LB results and exact ones or previously reported solutions. The model is capable of simulating flows from subsonic to supersonic and capturing jumps resulted from shock waves.     

X射线激光在等离子体中传播过程的简化模拟研究

对于电子密度为线性分布的等离子体,在几何光学近似下,通过简化模型研究了X射线激光的传播和增益过程,并给出了计算X射线激光的偏转角、发散角和最大光强的简单方法。其结果与理论模拟和实验结果都符合得比较好。     

非相对论线偏振激光下的J×B加热

利用解析的方法研究了非相对论线偏振激光与等离子体相互作用中的J×B加热吸收机理,建立了一种包含两类有质动力效应在内的自洽理论.探讨了密度轮廓修正下的J×B加热机理,给出了相应的吸收系数随激光场强度变化的关系曲线.研究发现,当激光场强度A0=20时,J×B加热所导致的吸收系数fabs约为2.8%.     

冲击波压缩下含纳米孔洞单晶铁的结构相变研究

利用分子动力学模拟方法对含纳米孔洞的单晶铁在冲击波压缩下的结构相变(由体心立方结构α到六角密排结构ε)进行了研究,单晶铁样品的尺寸为17.2nm×17.2nm×17.2nm，总原子数428341个，在样品的中央预置一个直径为1.12nm的孔洞，利用一活塞分别以350，500，1087m/s的速度撞击样品产生冲击波，对应的冲击波压缩应力分别为12，17，35GPa.撞击方向沿单晶铁的［100］晶向.计算结果表明，在冲击波压缩下，孔洞对铁中的相变起了诱导作用，伴随着孔洞的塌陷，相变首先出现在孔洞周围的(011)面和(011)面上，然后扩展到整个样品.通过分析冲击压缩下原子的位移历史，解释了相变的微观机制，发现孔洞周围的原子在{011}面上沿〈011〉晶向滑移，离孔洞中心距离越近的{011}面上的原子容易滑移，间隔一层的{011}面与相邻层原子的移动位移幅度不同，这种相对滑移导致出现了新的结构(hcp结构). 关键词： 相变 分子动力学 冲击波 纳米孔洞     

预主脉冲辐照平面靶产生X射线激光的自相似模型

利用自相似方法，定量地描述了预脉冲辐照平面靶产生Ｘ射线激光的物理过程，解析给出了各物理参量之间的关系，计算结果与实验符合的较好。结果表明：合理地选择预、主激光脉冲的能量的时间间隔，就可以在较低能量的激光装置上产生较强的Ｘ射线激光输出。这一结果为简化预脉冲条件下平面靶Ｘ射线激光的实验设计 乍观定量地解释实验结果了一套有用的工具。     

方波电泳电场驱动下液膜马达的电致流动特征

液膜马达作为一种新颖的实验装置在基础研究和技术应用方面都将会发挥着重要的作用, 深入研究各种条件下液膜马达的电致流动特征是非常有意义的. 本文从理论上研究了均匀恒定外电场中的液膜马达在方波电泳电场驱动下的动力学特征, 解析地给出了液膜转动的线速度随时空变化的规律. 理论结果表明, 液膜会随着电泳电场频率的增大由对称性往复转动逐渐转变为振动, 这不仅有助于从理论上认识液膜马达振动的物理根源, 也为在实际应用中设计液膜搅拌机提供了一种新思路.     

Effects of Density and Thickness of Interlayer on RT Instability of Interfaces

This work focuses on the characteristics of the Rayleigh-Taylor Instability （RTI） of the interfaces formed by two semi-infinitely distributed fluids and one interlayer. In consideration of the coupling effects between the interfaces, the expression of the growth rate is obtained. The result reveals that the instability growth rate depends on the density and thickness of the interlayer. It is found that /f the interlayer thickness is less than 0.6 times of the disturbing wavelength, the coupling effects should be considered.     

超声速流体Kelvin-Helmholtz不稳定性速度梯度效应研究

利用加权本质上无振荡（WENO）方法模拟超声速流体Kelvin-Helmholtz（KH）不稳定性,研究速度梯度对KH不稳定性线性增长率和后期非线性演化的影响.模拟发现超声速流体中的速度梯度对KH不稳定性具有较强的致稳作用,给出了包含速度梯度致稳的线性增长率经验公式.数值模拟和经验公式符合得很好.模拟给出了清晰的流场密度等值线,这说明WENO方法模拟超声速流体KH不稳定性具有较好的界面变形捕捉能力.模拟结果表明速度梯度影响KH涡的演化,在给定密度梯度的情况下速度梯度越大KH涡的横向尺度越小. 关键词： Kelvin-Helmholtz不稳定性 超声速流体 速度梯度     

利用单飞秒激光脉冲驱动类氖钛X射线激光的研究

提出了一种利用单飞秒激光脉冲驱动类氖钛X射线激光的物理方案.利用自相似方法研究了不同脉冲前沿的单飞秒激光辐照钛平板靶产生的类氖钛X射线激光等离子体的特性,得到了电子温度、电子密度和定标长度三者的定标律,讨论了给定输入参数下各定标律曲线的特性.研究表明,利用单个飞秒激光能够实现X射线激光的产生,而且脉冲前沿强度随时间增长平缓的飞秒激光有利于驱动X射线激光.本研究为实验上实现单飞秒激光脉冲驱动X射线激光提供了一种新的方案.