《收縮幾何流體不穩定性問題研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由吳俊峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：收縮幾何流體不穩定性問題研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳俊峰
- 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
球和柱收縮幾何流體不穩定性是慣性約束聚變（ICF）內爆、Z-pinch內爆以及超新星爆炸或恆星行星形成過程中的重要現象。本項目研究ICF內爆、超新星爆炸以及原始恆星行星形成中收縮幾何流體不穩定性的重要問題，主要包括：球或柱幾何流體不穩定性問題的弱非線性解析理論研究、包含複雜高能量密度(HEDP)電漿複雜過程的收縮幾何流體不穩定性單模和多模模擬研究、神光系列裝置的收縮幾何流體不穩定性實驗研究。由於HEDP條件下收縮幾何流體不穩定性的複雜性，相關基礎研究很少。本項目注重物理規律研究，利用已有HEDP流體不穩定性紮實物理基礎、國內一流數值模擬條件和雷射裝置實驗條件，開展關鍵基礎問題研究，期待獲得國際創新成果，促進我國ICF點火內爆研究和國防研究，促進超新星爆炸和原始恆星行星形成機制的研究。
結題摘要
本項目的研究工作基本按照原定的計畫進行，完成了預期目標。 球和柱收縮幾何流體不穩定性是慣性約束聚變（ICF）內爆和超新星爆炸等過程中的重要現象。本項目圍繞內爆中流體不穩定性重要問題開展研究工作，主要包括：球或柱幾何流體不穩定性的弱非線性解析理論研究、有限厚度流體Rayleigh-Taylor（RT）不穩定性弱非線性解析理論研究、高能量密度(HEDP)電漿收縮幾何流體不穩定性數值模擬研究、神光系列裝置流體不穩定性實驗研究。 在解析理論研究方面，（1）獲得了球幾何中單模擾動RT不穩定性三階弱非線性解析解；（2）獲得了球幾何中多模RT不穩定性二階弱非線性解析解；（3）獲得了收縮效應（Bell-Plesset效應）影響單模擾動流體不穩定性發展的三階弱非線性解析解；（4）獲得了平面幾何中有限厚度流體RT不穩定性三階弱非線性解析解。 在數值模擬研究方面，（1）建立了描述平面、柱和球幾何薄層流體不穩定性界面變形及非線性演化的改進薄殼模型，獲得了收縮幾何內爆中非均勻驅動壓力和擾動界面相互耦合發展直至非線性階段的數值解；（2）完成了慣性約束聚變內爆聚心過程中流體不穩定性增長數值模擬研究，提出了一種新型驅動波形來延緩球內爆聚心收縮過程中內界面流體不穩定性增長；（3）完成了神光雷射裝置輻射燒蝕RT不穩定性增長實驗的理論模擬研究和實驗結果分析，獲得了輻射燒蝕影響影響RT不穩定性非線性發展的物理認識。 本項目研究獲得的收縮幾何不穩定性理論公式、燒蝕RT不穩定性非線性發展以及內爆減速階段流體不穩定性發展的物理認識，具有重要科學意義，已經套用到我國雷射慣性約束聚變設計中。
