磁化黑腔研究
发布时间：2022-10-08 14:45
在激光间接驱动的惯性约束聚变研究中,利用激光注入一个高Z材料黑腔,将激光能量在腔内转化为一个准对称的X光辐射场,该辐射场驱动黑腔中心的低Z靶球内爆,使靶球内的聚变燃料达到特定的高温高密度状态从而实现聚变点火。为了提升内爆性能,要求黑腔辐射场具有高温性、对称性和干净性等品质。而腔内的一系列物理过程会对黑腔辐射场的品质造成影响,如激光等离子体相互作用的非线性过程所产生的超热电子,冕区高温等离子体所发射的M带辐射对靶丸有预热效应;冕区等离子体的运动会造成腔内的等离子体填充,影响激光的传输;腔壁光斑位置的移动会影响黑腔辐射场的时变对称性等等。针对黑腔的这一系列问题,在传统黑腔研究的基础上,通过在黑腔上添加磁场构成磁化黑腔,研究激光与磁化黑腔的相互作用,主要研究内容分如下三个方面:1.辐射磁流体数值模拟程序的研制:成功研制了 1D和2D辐射磁流体程序。首先在开源的Multi-1D辐射流体程序中添加了磁场模块,构成一维辐射磁流体程序Multi-1D-M,在此基础上进一步完成了全新的一维辐射磁流体程序Icfire-1D的研制,与Multi-1D-M程序一起,构成1D辐射磁流体数值模拟研究平台。在1D...
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 激光间接驱动惯性约束聚变简介
1.2 磁场在激光聚变中的潜在应用
1.3 辐射磁流体数值模拟程序的发展概况
1.4 脉冲强磁场的产生和诊断技术发展概况
1.4.1 脉冲强磁场的产生技术
1.4.2 脉冲强磁场的诊断技术
1.5 激光与磁化靶的相互作用研究
1.6 论文主要内容
参考文献
第2章 一维辐射磁流体程序的研制
2.1 基于Multi-1D程序的二次开发
2.1.1 概述
2.1.2 算法设计
2.1.3 程序研制
2.2 自研一维辐射磁流体程序Icefire-1D
2.2.1 概述
2.2.2 磁场模块的研制
2.2.3 辐射输运模块研制
2.2.4 3D光线追踪模块的研制
2.2.5 其它模块的研制
2.2.6 程序测试
2.3 小结
参考文献
第3章 二维辐射磁流体程序的研制
3.1 概述
3.2 Icefre-2D程序的总体情况
3.3 网格划分
3.4 磁流体演化
3.5 磁场计算
3.6 激光光线追踪
3.7 电子热传导
3.8 辐射扩散
3.9 辐射输运
3.10 程序测试
3.11 小结
参考文献
第4章 激光与磁化黑腔相互作用的数值模拟研究
4.1 基于1D辐射磁流体程序研究激光与磁化黑腔的相互作用
4.1.1 引言
4.1.2 20T的外磁场
4.1.3 500T的外磁场
4.2 基于2D辐射磁流体程序研究激光与磁化黑腔的相互作用
4.2.1 引言
4.2.2 10T-20T的外磁场
4.2.3 500T的外磁场
4.2.4 2000T的外磁场
4.2.5 自生磁场
4.3 小结
参考文献
第5章 激光与柱形线圈靶相互作用产生脉冲磁场研究
5.1 引言
5.2 理论设计
5.3 磁场诊断
5.4 二倍频激光与Al线圈靶相互作用产生脉冲磁场研究
5.4.1 实验设计
5.4.2 实验结果分析
5.5 基频光与Cu线圈靶相互作用产生脉冲磁场研究
5.5.1 实验设计
5.5.2 实验结果分析
5.6 小结
参考文献
第6章 激光与磁化黑腔相互作用的实验研究
6.1 引言
6.2 理论设计
6.3 所需诊断的主要物理量
6.4 开缝黑腔与Al线圈靶耦合
6.4.1 实验设计
6.4.2 实验结果分析
6.5 开缝黑腔与Cu拐弯线圈靶耦合
6.5.1 实验设计
6.5.2 实验结果分析
6.6 开缝黑腔与Cu简单线圈靶耦合
6.6.1 实验设计
6.6.2 实验结果分析
6.7 小结
参考文献
第7章 总结和展望
7.1 总结
7.2 创新点
7.3 展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]交错网格上的压力Poisson方程法和抛射法的本质相容性[J]. 王艺. 应用数学和力学. 2011(06)
[2]激光聚变中的科学计算[J]. 裴文兵,朱少平. 物理. 2009(08)
[3]定常的磁流体力学方程的非线性Galerkin混合元法[J]. 罗振东,毛允魁,朱江. 应用数学和力学. 2006(12)
[4]可变形孔隙介质中热、水耦合力学问题的代数多格子分析方法[J]. 王希诚,葛增杰,吴宏宇. 应用数学和力学. 2002(12)
[5]时间空间均为二阶的新型NND差分格式[J]. 吴望一,蔡庆东. 应用数学和力学. 2000(06)
[6]激光等离子体中自生磁场的诊断[J]. 李玉同,张杰,江文勉. 物理. 2000(04)
[7]超强磁场的发生技术[J]. 刘智民. 物理. 1997(12)
[8]高增益间接驱动惯性约束聚变物理过程[J]. 常铁强,贺贤土,于敏. 强激光与粒子束. 1989(03)
硕士论文
[1]脉冲强磁场测量系统的研究与实现[D]. 丁炜.华中科技大学 2006
本文编号：3687902
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 激光间接驱动惯性约束聚变简介
1.2 磁场在激光聚变中的潜在应用
1.3 辐射磁流体数值模拟程序的发展概况
1.4 脉冲强磁场的产生和诊断技术发展概况
1.4.1 脉冲强磁场的产生技术
1.4.2 脉冲强磁场的诊断技术
1.5 激光与磁化靶的相互作用研究
1.6 论文主要内容
参考文献
第2章 一维辐射磁流体程序的研制
2.1 基于Multi-1D程序的二次开发
2.1.1 概述
2.1.2 算法设计
2.1.3 程序研制
2.2 自研一维辐射磁流体程序Icefire-1D
2.2.1 概述
2.2.2 磁场模块的研制
2.2.3 辐射输运模块研制
2.2.4 3D光线追踪模块的研制
2.2.5 其它模块的研制
2.2.6 程序测试
2.3 小结
参考文献
第3章 二维辐射磁流体程序的研制
3.1 概述
3.2 Icefre-2D程序的总体情况
3.3 网格划分
3.4 磁流体演化
3.5 磁场计算
3.6 激光光线追踪
3.7 电子热传导
3.8 辐射扩散
3.9 辐射输运
3.10 程序测试
3.11 小结
参考文献
第4章 激光与磁化黑腔相互作用的数值模拟研究
4.1 基于1D辐射磁流体程序研究激光与磁化黑腔的相互作用
4.1.1 引言
4.1.2 20T的外磁场
4.1.3 500T的外磁场
4.2 基于2D辐射磁流体程序研究激光与磁化黑腔的相互作用
4.2.1 引言
4.2.2 10T-20T的外磁场
4.2.3 500T的外磁场
4.2.4 2000T的外磁场
4.2.5 自生磁场
4.3 小结
参考文献
第5章 激光与柱形线圈靶相互作用产生脉冲磁场研究
5.1 引言
5.2 理论设计
5.3 磁场诊断
5.4 二倍频激光与Al线圈靶相互作用产生脉冲磁场研究
5.4.1 实验设计
5.4.2 实验结果分析
5.5 基频光与Cu线圈靶相互作用产生脉冲磁场研究
5.5.1 实验设计
5.5.2 实验结果分析
5.6 小结
参考文献
第6章 激光与磁化黑腔相互作用的实验研究
6.1 引言
6.2 理论设计
6.3 所需诊断的主要物理量
6.4 开缝黑腔与Al线圈靶耦合
6.4.1 实验设计
6.4.2 实验结果分析
6.5 开缝黑腔与Cu拐弯线圈靶耦合
6.5.1 实验设计
6.5.2 实验结果分析
6.6 开缝黑腔与Cu简单线圈靶耦合
6.6.1 实验设计
6.6.2 实验结果分析
6.7 小结
参考文献
第7章 总结和展望
7.1 总结
7.2 创新点
7.3 展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]交错网格上的压力Poisson方程法和抛射法的本质相容性[J]. 王艺. 应用数学和力学. 2011(06)
[2]激光聚变中的科学计算[J]. 裴文兵,朱少平. 物理. 2009(08)
[3]定常的磁流体力学方程的非线性Galerkin混合元法[J]. 罗振东,毛允魁,朱江. 应用数学和力学. 2006(12)
[4]可变形孔隙介质中热、水耦合力学问题的代数多格子分析方法[J]. 王希诚,葛增杰,吴宏宇. 应用数学和力学. 2002(12)
[5]时间空间均为二阶的新型NND差分格式[J]. 吴望一,蔡庆东. 应用数学和力学. 2000(06)
[6]激光等离子体中自生磁场的诊断[J]. 李玉同,张杰,江文勉. 物理. 2000(04)
[7]超强磁场的发生技术[J]. 刘智民. 物理. 1997(12)
[8]高增益间接驱动惯性约束聚变物理过程[J]. 常铁强,贺贤土,于敏. 强激光与粒子束. 1989(03)
硕士论文
[1]脉冲强磁场测量系统的研究与实现[D]. 丁炜.华中科技大学 2006
本文编号：3687902
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3687902.html