收缩几何非线性流体力学不稳定性薄壳理论

发布时间：2021-05-21 22:15

　　在惯性约束聚变（ICF）内爆过程中,存在驱动源和制靶方面的不均匀性扰动,这些扰动的增长和非线性演化导致内部氘氚（DT）燃料的非对称压缩,破坏主燃料中心区高温热斑的形成。物理实验和数值模拟结果一致表明:驱动不对称性和界面不稳定性的扰动增长严重影响内爆热斑的变形,热斑的严重变形是ICF点火受挫的最主要原因之一。因此,驱动不对称性和界面不稳定性的增长机制是ICF内爆中急需要开展的应用基础研究。实际的ICF是三维球形内爆,通过观察内爆热斑的形变,扰动可按照球谐函数Ylm（θ,φ）展开,沿球面纬线（极轴方向）和经线（赤道方向）分别表现出傅里叶扰动模coS（mφ）和勒让德扰动模P1（cosθ）。为便于理解ICF内爆热斑形变的物理过程,将三维球形内爆问题分解为:平面几何扰动、二维柱几何傅里叶扰动、二维球几何勒让德扰动和三维球几何球谐扰动。本文采用薄壳层模型从平面几何、柱几何、球几何分别对驱动不对称性和低阶模界面不稳定性的物理机制开展了细致、深入的理论分析,取得了如下新的研究成果和认识:（1）发展了平面几何改进薄层模型,描述了任意Atwood数、初始多模扰动的Rayleigh-Taylor（RT）不稳... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 高能量密度物理
        1.1.1 惯性约束聚变
        1.1.2 天体物理现象
    1.2 瑞利-泰勒不稳定性
        1.2.1 线性理论
        1.2.2 弱非线性理论
        1.2.3 Layzer理论
        1.2.4 薄层模型
    1.3 驱动不对称性
    1.4 流体力学不稳定性研究现状
    1.5 本文研究目的、内容和意义
    1.6 本文创新点
第二章 平面几何瑞利-泰勒不稳定性的薄层模型
    2.1 引言
    2.2 薄层模型的理论分析
    2.3 数值计算和数值模拟的介绍
        2.3.1 数值计算
        2.3.2 数值模拟
    2.4 有限厚度流体层的瑞利-泰勒不稳定性
        2.4.1 弱非线性模型
        2.4.2 比较改进薄层模型与弱非线性模型
    2.5 经典瑞利-泰勒不稳定性研究
        2.5.1 初始小幅值扰动
        2.5.2 初始大幅值扰动
        2.5.3 初始多模扰动
    2.6 本章小结
第三章 二维几何流体力学不稳定性壳层模型
    3.1 引言
    3.2 柱几何壳层模型
        3.2.1 瑞利-泰勒不稳定性
        3.2.2 驱动不对称性
    3.3 数值计算方法
    3.4 结果分析与讨论
        3.4.1 瑞利-泰勒不稳定性
        3.4.2 界面不稳定性
        3.4.3 驱动不对称性
        3.4.4 界面不稳定性和驱动不对称性
    3.5 本章小结
第四章 二维球几何流体力学不稳定性的壳层模型
    4.1 引言
    4.2 球几何壳层模型
        4.2.1 瑞利-泰勒不稳定性
        4.2.2 驱动不对称性
    4.3 数值计算方法
    4.4 结果分析与讨论
        4.4.1 瑞利-泰勒不稳定性
        4.4.2 界面不稳定性
        4.4.3 驱动不对称性
        4.4.4 界面不稳定性和驱动不对称性
    4.5 本章小结
第五章 三维球几何流体力学不稳定性的壳层模型
    5.1 引言
    5.2 三维球几何壳层模型
        5.2.1 瑞利-泰勒不稳定性
        5.2.2 驱动不对称性
    5.3 数值计算方法
    5.4 结果分析与讨论
        5.4.1 瑞利-泰勒不稳定性
        5.4.2 驱动不对称性
    5.5 壳层模型应用
    5.6 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 本文主要研究内容及结论
    6.2 下一步研究工作的展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
在学期间参加科研工作情况
个人简历
在学期间获奖情况



本文编号：3200468