平板约束下激光诱导等离子体的动态仿真

发布时间：2021-11-23 23:26

　　为深入认识空间约束增强的物理机理,采用二维可压缩流体模型,建立平板约束下激光诱导等离子体动力学行为的数值模拟模型,计算了平板约束下等离子体的演化过程,得到的一系列时间分辨的温度分布结果与实验结果基本一致.揭示了平板约束下,反射激波对等离子体的压缩作用导致等离子体温度升高的机理.对不同激光能量和不同约束板间距对等离子体温度增强效果和增强时刻的影响进行了研究,两板间距增加,增强时刻明显延迟,等离子体温度的增强效果削弱. 

【文章来源】：光子学报. 2020,49(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

实验设备原理

在2.7μs时等离子体仍处于自由膨胀的状态，此时的等离子体形态呈半球形，没有受到约束．在5.7μs时，等离子体最外延的激波已经撞上约束板后反射，并且开始压缩等离子体，而此时因为压缩效应才刚刚开始，等离子体依旧没有明显的增强，最高温度为6 000K．在8.7μs时，被空间约束而反射的激波已经压缩到等离子体的中心区域，此时等离子体呈柱状受约束的形态，伴随着明显的增强效应，最高温度为7 468K．在11.7μs时，被反射的激波已经穿过等离子体中心区域，此时等离子体仍呈受约束的形态，但已不是增强效应最强的时刻了，最高温度为7 285K.2.3 典型数值计算结果与实验结果对比

另外，可以清楚地发现等离子体受到的压缩作用是来自于反射激波对等离子体的冲击．该模型所计算的激波传播过程与实验相符，证明了平板约束下辐射增强的等离子体存在反射激波的压缩效应，而在等离子体受到压缩的过程中，等离子体温度获得提升（见3.1小节与3.2小节的讨论），所以这是光谱强度得到提高的原因．需要说明的是，由于该模型没有考虑激光与等离子体的相互作用，计算中将等离子体和环境气体均假设为理想气体等原因，导致其仿真计算结果与实验结果有一定的偏差．从压缩前后的实验结果图4可知，等离子体被压缩前后的不同的形态图．选取了5.7μs的实验结果图4，此时反射的激波尚未到达等离子体区域，等离子体仍然处于自由膨胀的半球状．这与2.2节的中仿真计算结果是符合的．可知此时等离子体并没有受到明显的压缩．

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3514825