三维柱腔内辐射输运的一维模拟

宋天明; 杨家敏

doi:10.7498/aps.62.015210

摘要

在惯性约束聚变实验中, 使用一维辐射流体力学程序模拟辐射在管壁约束的介质中的传输, 因为无法考虑管壁辐射漏失等二维或三维边缘效应而引入了较大的误差. 通过解析的视角因子公式和反照率定标公式来模拟X射线在管壁中的损失以及腔壁开口的漏失等边缘效应, 对一维辐射流体力学程序MULTI的辐射输运计算进行了修改, 成功模拟了X射线辐照下金等离子体的界面运动轨迹,比不考虑边缘漏失更接近实验测量结果, 证明了该方法的有效性.

关键词:

Abstract

In indirect driven inertial confinement fusion experiments, one-dimensional radiation hydrodynamics code is used to simulate radiation transport in material confined in a cylinder and large bias is generated due to two- or three-dimensional lateral effects like energy losses into the cylinder wall. Lateral X-ray radiation losses such as cylinder wall loss and direct leak from the detection holes are simulated through analytical view factor equations and albedo power laws. Modifications are made for a one-dimensional radiation hydrodynamics code MULTI which is successfully used in the simulation of measured hydrodynamic trajectory of X-ray-heated gold plasma and better result is obtained than without taking lateral effect into account, which proves that this modification is practical.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900

Authors and contacts

1.
Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China

参考文献

[1]	Yang J, Meng G, Zhu T, Zhang J, Li J, He X, Yi R, Xu Y, Hu Z, Ding Y, Liu S, Ding Y 2010 Phys. Plasmas 17 1
[2]	Back C A, Bauer J D, Hammer J H, Lasinski B F, Turner R E, Rambo P W, Landen O L, Suter L J, Rosen M D, Hsing W W 2000 Phys. Plasmas 7 2126
[3]	Back C A, Bauer J D, Landen O L, Turner R E, Lasinski B F, Hammer J H, Rosen M D, Suter L J, Hsing W H 2000 Phys. Rev. Lett. 84 274
[4]	Jiang S E, Xu Y, Ding Y K, Lai D X, Zheng Z J, Sun K X, Huang Y X, Hu X, Yi R Q, Cui Y L 2005 Sci. China G Physics Mechanics & Astronomy 35 473 (in Chinese) [江少恩, 许琰, 丁永坤, 赖东显, 郑志坚, 孙可煦, 黄翼翔, 胡昕, 易荣清, 崔延莉 2005 中国科学G辑物理学力学天文学 35 473]
[5]	Jiang S E, Sun K X, Huang T X, Cheng J X, Ding Y K, Hu X, Cui Y L, Chen J S, Yu Y N, Zheng Z J 2004 Acta Phys. Sin. 53 1425 (in Chinese) [江少恩, 孙可煦, 黄天暄, 成金秀, 丁永坤, 胡昕, 崔延莉, 陈久森, 于艳宁, 郑志坚 2004 53 1425]
[6]	Cheng J X, Miu W Y, Sun K X, Wang H B, Yang J M, Cao L F, Wen T S, Chen Z L, Yang C B, Jiang S E, Cui Y L, Tang X Q, Yu Y N, Chen J S 2000 Acta Phys. Sin. 49 282 (in Chinese) [成金秀, 缪文勇, 孙可熙, 王红斌, 杨家敏, 曹磊峰, 温天舒, 陈正林, 杨存榜, 江少恩, 崔延莉, 汤小青, 于艳宁, 陈久森 2000 49 282]
[7]	Ramis R, Schmalz R, Meyer-ter-Vehn J 1988 Comput. Phys. Commun. 49 475
[8]	Gu P J, Pei W B, Feng T G, Wa C S 2005 Sci. China G Physics, Mechanics & Astronomy 48 345
[9]	Zhu S P, Zhang W Y 2006 Journal of the Korean Physical Society 49 33
[10]	Harte J A, Alley W E, Bailey D S, Eddleman J L, Zimmerman G B 1997 1996 Lawrence Livermore National Laboratory ICF Annual Report UCRL-LR-105821-96 150
[11]	Marinak M M, Kerbel G D, Gentile N A, Jones O, Munro D, Pollaine S, Dittrich T R, Haan S W 2001 Phys. Plasmas 8 2275
[12]	More R M, Warren K H, Young D A, Zimmerman G B 1988 Phys. Fluids 31 3059
[13]	Lindl J, 1995 Phys. Plasmas 2 3933

施引文献

[1]	Yang J, Meng G, Zhu T, Zhang J, Li J, He X, Yi R, Xu Y, Hu Z, Ding Y, Liu S, Ding Y 2010 Phys. Plasmas 17 1
[2]	Back C A, Bauer J D, Hammer J H, Lasinski B F, Turner R E, Rambo P W, Landen O L, Suter L J, Rosen M D, Hsing W W 2000 Phys. Plasmas 7 2126
[3]	Back C A, Bauer J D, Landen O L, Turner R E, Lasinski B F, Hammer J H, Rosen M D, Suter L J, Hsing W H 2000 Phys. Rev. Lett. 84 274
[4]	Jiang S E, Xu Y, Ding Y K, Lai D X, Zheng Z J, Sun K X, Huang Y X, Hu X, Yi R Q, Cui Y L 2005 Sci. China G Physics Mechanics & Astronomy 35 473 (in Chinese) [江少恩, 许琰, 丁永坤, 赖东显, 郑志坚, 孙可煦, 黄翼翔, 胡昕, 易荣清, 崔延莉 2005 中国科学G辑物理学力学天文学 35 473]
[5]	Jiang S E, Sun K X, Huang T X, Cheng J X, Ding Y K, Hu X, Cui Y L, Chen J S, Yu Y N, Zheng Z J 2004 Acta Phys. Sin. 53 1425 (in Chinese) [江少恩, 孙可煦, 黄天暄, 成金秀, 丁永坤, 胡昕, 崔延莉, 陈久森, 于艳宁, 郑志坚 2004 53 1425]
[6]	Cheng J X, Miu W Y, Sun K X, Wang H B, Yang J M, Cao L F, Wen T S, Chen Z L, Yang C B, Jiang S E, Cui Y L, Tang X Q, Yu Y N, Chen J S 2000 Acta Phys. Sin. 49 282 (in Chinese) [成金秀, 缪文勇, 孙可熙, 王红斌, 杨家敏, 曹磊峰, 温天舒, 陈正林, 杨存榜, 江少恩, 崔延莉, 汤小青, 于艳宁, 陈久森 2000 49 282]
[7]	Ramis R, Schmalz R, Meyer-ter-Vehn J 1988 Comput. Phys. Commun. 49 475
[8]	Gu P J, Pei W B, Feng T G, Wa C S 2005 Sci. China G Physics, Mechanics & Astronomy 48 345
[9]	Zhu S P, Zhang W Y 2006 Journal of the Korean Physical Society 49 33
[10]	Harte J A, Alley W E, Bailey D S, Eddleman J L, Zimmerman G B 1997 1996 Lawrence Livermore National Laboratory ICF Annual Report UCRL-LR-105821-96 150
[11]	Marinak M M, Kerbel G D, Gentile N A, Jones O, Munro D, Pollaine S, Dittrich T R, Haan S W 2001 Phys. Plasmas 8 2275
[12]	More R M, Warren K H, Young D A, Zimmerman G B 1988 Phys. Fluids 31 3059
[13]	Lindl J, 1995 Phys. Plasmas 2 3933

[1]	杨孟奇, 吴福源, 陈致博, 张翼翔, 陈一, 张晋川, 陈致真, 方志凡, Rafael Ramis, 张杰. 高密度等离子体喷流高速对撞的二维辐射流体模拟研究. , 2022, 71(22): 225202. doi: 10.7498/aps.71.20220948
[2]	赵多, 李守先, 安建祝, 吴勇, 吴泽清, 李琼, 王芳, 孟广为. 氙气中辐射激波的发光特性. , 2021, 70(7): 075201. doi: 10.7498/aps.70.20200944
[3]	许育培, 李树. 热辐射输运问题的高效蒙特卡罗模拟方法. , 2020, 69(2): 029501. doi: 10.7498/aps.69.20191315
[4]	张扬, 戴自换, 孙奇志, 章征伟, 孙海权, 王裴, 丁宁, 薛创, 王冠琼, 沈智军, 李肖, 王建国. FP-1装置铝套筒内爆动力学过程的一维磁流体力学模拟. , 2018, 67(8): 080701. doi: 10.7498/aps.67.20172300
[5]	张扬, 薛创, 丁宁, 刘海风, 宋海峰, 张朝辉, 王贵林, 孙顺凯, 宁成, 戴自换, 束小建. 聚龙一号装置磁驱动准等熵压缩实验的一维磁流体力学模拟. , 2018, 67(3): 030702. doi: 10.7498/aps.67.20171920
[6]	原晓霞, 仲佳勇. 双等离子体团相互作用的磁流体力学模拟. , 2017, 66(7): 075202. doi: 10.7498/aps.66.075202
[7]	李树, 蓝可, 赖东显, 刘杰. 球形黑腔辐射输运问题的蒙特卡罗模拟. , 2015, 64(14): 145203. doi: 10.7498/aps.64.145203
[8]	李璐璐, 张华, 杨显俊. 反场构形的二维磁流体力学描述. , 2014, 63(16): 165202. doi: 10.7498/aps.63.165202
[9]	李传起, 顾斌, 母丽丽, 张青梅, 陈美红, 蒋勇. 赤道面磁层顶位形的磁流体力学模拟研究. , 2012, 61(21): 219402. doi: 10.7498/aps.61.219402
[10]	景龙飞, 黄天晅, 江少恩, 陈伯伦, 蒲昱东, 胡峰, 程书博. 神光-Ⅱ和神光-Ⅲ原型内爆对称性实验的模型分析. , 2012, 61(10): 105205. doi: 10.7498/aps.61.105205
[11]	孟广为, 李敬宏, 裴文兵, 李双贵, 张维岩. 温度梯度对平面金壁发射能流平衡性的影响. , 2011, 60(2): 025210. doi: 10.7498/aps.60.025210
[12]	李刚, 邓力, 黄则尧, 李树. 非定常辐射输运问题的蒙特卡罗自适应偏倚抽样. , 2011, 60(2): 022401. doi: 10.7498/aps.60.022401
[13]	周近宇, 黄天晅, 蒙林, 蒋炜. 半腔靶M带X射线角分布测量与模拟. , 2010, 59(3): 1913-1916. doi: 10.7498/aps.59.1913
[14]	王薇, 张杰, 赵刚. 吸积盘的X射线辐射对周围星际物质的离化研究. , 2006, 55(1): 287-293. doi: 10.7498/aps.55.287
[15]	王　薇, 张　杰, 董全力, V.K.Senecha. 靶的厚度对激光产生的x射线输运到靶后能谱的影响. , 2004, 53(3): 967-972. doi: 10.7498/aps.53.967
[16]	江少恩, 孙可煦, 郑志坚, 丁永坤, 杨家敏, 缪文勇, 崔延莉, 陈久森, 于燕宁. 神光Ⅱ装置x射线辐射在低密度CH泡沫中的超声速传播实验研究. , 2004, 53(10): 3413-3418. doi: 10.7498/aps.53.3413
[17]	王薇, 张杰, V.K.Senecha. 对激光等离子体中X射线的产生与辐射加热研究. , 2002, 51(3): 590-595. doi: 10.7498/aps.51.590
[18]	张杰, 王薇. 冲击波在铝靶中传播的数值模拟研究. , 2001, 50(4): 741-747. doi: 10.7498/aps.50.741
[19]	江少恩, 郑志坚, 成金秀, 孙可煦. 管靶X射线辐射输运初步研究Ⅰ简化模型数值模拟与分析. , 2000, 49(8): 1507-1512. doi: 10.7498/aps.49.1507
[20]	朱武飚, 王友年, 邓新禄, 马腾才. 负偏压射频放电过程的流体力学模拟. , 1996, 45(7): 1138-1145. doi: 10.7498/aps.45.1138

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