高能量密度燒蝕流動不穩定性研究

《高能量密度燒蝕流動不穩定性研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由葉文華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高能量密度燒蝕流動不穩定性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：葉文華
• 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所

項目摘要

本項目重點研究高能量密度流動不穩定性的前沿和套用基礎問題，屬於物理、天文、力學和數學的交叉學科課題，對於促進相關學科的交流和發展，有十分重要的科學意義。理論、數值模擬和實驗研究相結合，對於理解高能量密度流動不穩定性非線性發展過程，具有重要意義，對慣性約束聚變、國防和天體物理研究也要重要套用價值。高能量密度燒蝕流動不穩定性是慣性約束聚變和國防研究的關鍵基礎問題，也是星系演化、黑洞或其它緻密天體質量吸積、超新星爆炸、原始恆星形成等天體物理重大問題的主要研究內容。本項目研究，將開展高能量密度燒蝕不穩定性多尺度複雜流動的大規模數值模擬研究，發展多尺度流動物理分析方法，進行神光系列雷射裝置相關實驗的理論設計和實驗結果分析，做出國際上有創新的和高水平的研究成果，提升國內高能量密度流動不穩定性的研究能力，並將其研究成果套用於慣性約束聚變、國防和天體物理研究。

結題摘要

本項目研究高能量密度燒蝕流動不穩定性套用基礎問題，重點研究了燒蝕瑞利-泰勒不穩定性(ARTI)問題，以及與之對應的無燒蝕經典瑞利-泰勒不穩定性(CRTI)問題。ARTI是慣性約束聚變(ICF)、國防研究和天體物理的重要問題。ARTI限制內爆速度的提高，是影響ICF中心點火的關鍵問題。在預熱燒蝕RTI射流狀spike形成機制、弱預熱ARTI基模spike斷裂機制、弱預熱ARTI弱非線性、RTI線性增長的磁場和量子效應、RTI高階非線性飽和幅度、柱幾何RTI弱非線性等研究中，取得了國際創新性成果，對於理解ICF、國防和天體物理中RTI問題，對於ICF點火靶設計，有重要科學意義和套用價值。在ICF雷射間接驅動中心點火內爆流體不穩定性問題研究中，提出了燃料低階模面密度不均勻性降低內爆動能轉化為聚變燃料壓縮內能的效率是造成點火失敗的重要原因，獲得了點火能量要求對面密度擾動幅度的依賴函式關係，獲得了點火靶丸外燒蝕面、中間物質界面和熱斑界面的流體不穩定性發展規律的認識，對ICF內爆物理研究和點火靶設計有十分重要的套用價值。神光II裝置間接驅動ARTI實驗獲得了基模、二次和三次諧波增長的定量數據，與輻射流體程式LARED－S的二維模擬一致，考核了LARED－S程式的可靠性，定量實驗數據也驗證了ARTI理論預測。