强激光与高密度中性气体相互作用的数值模拟

发布时间：2023-11-18 10:31

　　随着人类对资源利用的需求不断增长，地球上的不可再生资源快速递减，研究获取可持续再生资源的理论和方法是当前人类重要而迫切的任务。核聚变由于释放能量大、对环境污染小且海水中富含大量用于核聚变的材料氘和氚，从而成为众多学者研究的重点。惯性约束聚变中的快点火方式具有驱动能低和流体稳定性好等特点，而产生超热电子是快点火方式中的重要环节，因此，产生超热电子是快点火研究的重要领域。 在国内外学者对超短超强激光脉冲与高密度等离子体相互作用过程研究的丰硕成果中，对激光与高密度中性气体相互作用中同时包含光电离、电子碰撞电离和两体碰撞过程的研究很少，而这些过程对超热电子的产生和输运都有重要的影响。如果在数值模拟中综合考虑这些过程，深入研究强激光与高密度中性气体相互作用产生超热电子的特性，将对实际应用提供很大的指导作用。 本论文对光电离、电子碰撞电离和两体碰撞过程进行了理论分析和数值模拟建模讨论，同时实现了包含这三个模块的激光与高密度中性气体相互作用的数值模拟，并以此为基础开发了1D3V的数值模拟软件LPICMCC++。主要内容有： 1.介绍了快点火方式的基本原理，对模拟产生超热电子过程的数值方法进行对比，指...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 惯性约束聚变基本原理
    1.2 快点火基本原理及研究现状
    1.3 主要工作与创新
    1.4 本论文的结构安排
第二章 激光与等离子体互作用数值模拟方法概述
    2.1 动理学模拟
        2.1.1 Fokker-Planck 模拟
        2.1.2 Vlasov 模拟
        2.1.3 PIC 模拟
    2.3 流体模拟
    2.4 混合模拟
    2.5 本章小结
第三章 LPICMCC++理论及数值模拟方法
    3.1 推动粒子的运动
    3.2 源的求解
    3.3 场的求解
    3.4 光电离
    3.5 电子碰撞电离
    3.6 两体碰撞
    3.7 本章小结
第四章 LPICMCC++软件开发
    4.1 软件框架
    4.2 软件交互界面介绍
        4.2.1 主界面显示区域
        4.2.2 选项功能说明
    4.3 使用说明
        4.3.1 创建工程步骤
        4.3.2 设置参数
        4.3.3 启动 PICSolver 求解器
        4.3.4 查看结果曲线
        4.3.5 保存、打开模型
    4.4 本章小结
第五章 模拟结果及分析
    5.1 激光的能量分布
    5.2 场的分布
    5.3 等离子体密度分布
    5.4 不同氦气靶形状的影响机制
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果



本文编号：3865111