高能粒子在高密度等离子体中的能量沉积的Reduced PIC/MCC模拟研究

发布时间：2023-04-17 02:37

　　在超短超强激光与等离子体相互作用的过程中,位于临界密度附近的粒子通过各种吸收机制将能量沉积到背景等离子体,产生大量具有相对论性能量的高能粒子。无论是在惯性约束聚变,还是在X射线成像技术等实际应用研究中,这些高能粒子的产生、输运及能量沉积都具有重要的研究价值和意义。本文模拟研究在超短超强激光与高密度等离子体相互作用的背景下,在临界密度附近的粒子吸收激光能量,当粒子的能量达到一定值时会变成高能粒子,然后这些高能粒子从低密度等离子体区输运到高密度等离子体区的过程中与背景粒子发生库伦碰撞,可以把一部分能量转移成背景粒子的动能,能量沉积在了背景等离子体中。同时高能粒子束在输运时会激发等离子体波,通过集体效应(即等离子体振荡),会将一部分能量沉积在背景等离子体中。本论文围绕Reduced PIC/MCC算法及其数值模拟激光与高密度等离子体相互作用展开工作,主要内容为:1.对高能粒子的产生、输运和能量沉积的数值模拟模型进行了综述、对比和总结,通过比较阻止本领模型、Flokker-Planck模型、PIC/MCC模拟模型和Reduced PIC/MCC模拟模型,得出Reduced PIC/MCC模拟模...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的背景与意义
    1.2 高能粒子产生、输运和能量沉积的国内外研究动态
        1.2.1 阻止本领模型
        1.2.2 动力学模型
    1.3 本文的主要工作与创新
    1.4 论文的结构安排
第二章 高能粒子的产生、输运和能量沉积的理论和模拟方法
    2.1 阻止本领模型
    2.2 动力学模型
        2.2.1 Fokker-Planck模型
        2.2.2 PIC/MCC模拟模型
        2.2.3 Reduced PIC/MCC模拟模型
            2.2.3.1 two-region模型
            2.2.3.2 two-system模型
    2.3 小结
第三章 Reduced PIC/MCC模拟方案
    3.1 Reduced PIC/MCC模拟求解流程
    3.2 电场求解
    3.3 磁场求解
    3.4 推动粒子的运动
    3.5 电流密度求解
        3.5.1 快粒子的电流密度
        3.5.2 背景粒子的电流密度
    3.6 电子密度求解
    3.7 归一化
    3.8 本章小结
第四章 Reduced PIC/MCC模拟及结果分析
    4.1 激光与高密度等离子体相互作用模型
    4.2 粒子密度分布
    4.3 温度变化
    4.4 快电流密度变化
    4.5 system1的y方向的电场
    4.6 system2的x方向的电场
    4.7 本章小结
第五章 总结
致谢
参考文献



本文编号：3792392