双层套筒Z箍缩内爆数值模拟研究

来源 :中国工程物理研究院北京研究生部 | 被引量 : 3次 | 上传用户:ly_exe
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不稳定性现象一直是困扰Z箍缩内爆研究人员的一大难题,复杂的不稳定性现象严重的破坏了Z箍缩内爆等离子体的轴对称性,从而使得箍缩效率大大降低。为此引入了丝阵内爆和双层衬套箍缩的实验设计思想,它们在实验中都取得了很好的效果,大大提高了箍缩效率。因此有必要对双层衬套箍缩中等离子体的碰撞和能量传输过程有深入、详细的分析了解,弄清楚其原理,这就需要在现有的单区模拟程序的基础上进一步提出多区的箍缩数值模拟。 在本文中,我们建立了双层衬套箍缩的基本模型,利用一维磁流体力学方程组对其进行数值求解。描述Z箍缩内爆过程的磁流体力学方程组是一组非线性双曲型微分方程。在实际的计算中,由于辐射磁流体力学方程组的耦合项太多,因此,本文采取分裂法来进行计算,分步对方程组进行求解。为了减小计算收敛对时间步长的限制,以便于计算较薄的实验模型我们采用了隐式差分格式。通过与单层衬套结果的对比,验证了程序的正确性,得出了与文献一致的结论。 本文还分别进行了铝和钨两种材料的双层衬套箍缩的计算,给出了箍缩过程中由于两层衬套碰撞引起的温度、密度、压力等物理量的变化,计算还给出了压力波在内衬套上的传播图像,得到了与冲击波关系式基本一致的压力峰值。另外,还给出了碰撞以后衬套上的电流分配,发现在内衬套上的电流上升速度非常的快达到了3X1013As-1以上。此外对POW结构的箍缩计算结果也得到了同样的结论,丝上的电流上升速度也达到了1013As-1,并且,得到了比同样情况下单层衬套箍缩更多的能量辐射。
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