激光与靶物理研究在惯性约束聚变(ICF)工作中占有重要的位置,它是间接驱动激光聚变的关键之一。它需要研究激光与靶耦合过程中许多复杂的非平衡现象,其中包括激光的传播与吸收,等离子体的流体力学运动,电子热传导和辐射输运等多种复杂物理过程。为了描述这些过程,深入研究靶物理理论和物理规律,必须进行数值模拟。但是目前国内只有二维的辐射流体力学数值模拟程序,要想得到更精细的物理图象,发展三维的辐射流体模拟程序是必然的趋势。本文的主要工作就是对三维的数值离散计算方法进行研究,编制程序对一些物理模型进行计算。 激光在等离子体的传播中光线的轨迹通常由三维光路方程组来确定。光路方程组的求解,我们采用了一种简单的Runge-Kutta方法,此方法的精度完全满足精度要求。 由于等离子体中的原子过程是非平衡的,为了计算X光的发射,需要求解束缚电子占据概率速率方程组(P_n方程组)。国内外对于此方程组解法的研究比较多,我们主要给出了求解此方程组的隐式Euler方法,并对显式求解此方程组的可行性进行了对比分析。 在三维等离子体流场复杂,网格变形大的背景下,着重描述了求解三维三温辐射流体力学方程组的连续迁移法,其主要特点是采用重新划分规则的网格来克服网格畸形的困难,从而方便迁移量的计算。该方法的引入使得三维流体计算中对于网格的处理以及程序的编制都大大简化。其中在求解三维三温辐射流体力学方程组中的能量方程时,其中通常的办法是用追赶迭代法求解,但是此方法在多维的方程求解过程中也不可避免小的时间步长。所以我们采用了一种求解析解的算法对三维三温能量方程求解,使得计算量大大减少。 运用上述计算方法,我们编制了柱坐标下激光与靶耦合的三维三温辐射流体力学程序。为了检验程序的正确性,我们采用此程序对一维、二维和三维情况下激光与金靶耦合的一些物理现象进行了初步的数值模拟。模拟结果清楚的给出了激光与靶相互作用过程的合理的物理图像,证明了上述计算方法是有效的。