强激光与粒子束
2021, 33(5): 055001
强激光与粒子束
2020, 32(6): 062002
强激光与粒子束
2020, 32(8): 085002
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川绵阳 621999
2 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100094
大型脉冲功率装置真空汇流区的电子输运过程对于电流汇聚有重要的影响,在高性能计算集群的帮助下,使用NEPTUNE3D软件开展三维全电磁PIC模拟进行了研究,模拟区域(34 cm×34 cm×18 cm)包括双层柱-孔盘旋(DPHC)结构和部分内、外磁绝缘传输线等关键位置。计算结果清晰地展示了零磁位区分布和电子输运轨迹,电子主要由外磁绝缘传输线阴极表面发射,在洛伦兹力作用下向中心漂移并损失在零磁位区处;对电子能量沉积的统计结果表明,受电子流轰击最严重的位置在DPHC结构下层阳极柱表面,来自大型脉冲功率装置的实验结果证实了上述结论。根据计算结果,最大电流损失率(437 kA,27%)发生在电流传输的早期时刻(~15 ns),而电流峰值时刻损失率则仅有0.48%,此时磁绝缘已完全生效,表明DPHC结构在峰值电流的汇聚与传输上有很高的效率。
脉冲功率装置 汇流区 PIC模拟 NEPTUNE3D pulsed power facility convolute structure particle-in-cell simulation NEPTUNE3D 强激光与粒子束
2020, 32(7): 075005
强激光与粒子束
2020, 32(5): 052001
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
2 湘潭大学 数学与计算科学学院, 湖南 湘潭 411105
为了对磁驱动实验提供高置信度的数值模拟, 需要开展磁流体力学程序的验证与确认。采用人为解比较法、网格收敛性研究和与成熟程序比较等方法, 对二维磁驱动数值模拟程序MDSC2进行了程序验证。数值模拟表明: MDSC2程序正确地表示了磁流体力学模型, 其中热扩散、磁扩散的离散格式具有二阶收敛精度。采用与磁驱动实验相比较的方法, 进行了MDSC2程序的确认。对聚龙一号装置上的PTS-061发次磁驱动单侧飞片发射和PTS-122发次磁驱动双侧飞片发射实验进行了模拟, 模拟的飞片自由面速度与实验测量的飞片自由面速度相一致; 对FP-1装置上的固体套筒实验进行了模拟, 模拟的套筒内外半径与实验测量结果相一致。MDSC2程序能正确模拟磁驱动单侧飞片发射、磁驱动双侧飞片发射和磁驱动固体套筒等磁驱动实验。
二维磁驱动数值模拟程序 验证 确认 数值模拟 two dimensional magnetically driven simulation cod verification validation numerical simulation 强激光与粒子束
2019, 31(6): 065001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
为了研究物质弹塑性对磁驱动实验运动过程、不稳定性发展等的影响, 在MDSC2程序的基础上, 增加了弹塑性模块, 研制了包括弹塑性的磁流体力学程序, 并进行了弹塑性项影响的数值模拟和分析。数值模拟表明: 没有初始扰动时, 弹塑性项几乎不影响套筒内外半径的运动轨迹; 有初始扰动时, 弹塑性项对磁驱动固体套筒的Rayleigh-Tayor不稳定性有明显的抑制作用。
弹塑性 磁流体力学 磁驱动数值模拟程序 RT不稳定性 固体套筒 elastoplasticity magnetohydrodynamic two-dimensional magnetically driven simulation cod Rayleigh-Taylor instability solid liner 强激光与粒子束
2018, 30(6): 065002
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
2 中国科学技术大学 近代物理系, 合肥 230026
提出采用方向时变(旋转)的驱动磁场(交替Θ-Z箍缩构型)或者多级嵌套Θ-Z箍缩构型来抑制动态Z箍缩的MRT不稳定性的概念, 介绍了对交替/嵌套Θ-Z箍缩MRT不稳定性的最新研究进展, 结果表明适当优化的交替/嵌套Θ-Z箍缩的MRT不稳定性明显远低于标准Θ箍缩或者Z箍缩的, 一定厚度时甚至被完全致稳, 这表明交替/嵌套Θ-Z箍缩构型具有潜力应用于Θ-Z箍缩套筒惯性聚变。
磁-瑞利-泰勒不稳定性 动态Z箍缩 磁场方向旋转 Θ-Z箍缩套筒惯性聚变 交替/嵌套Θ-Z箍缩 惯性约束聚变 磁惯性约束聚变 magneto-Rayleigh-Taylor instability dynamic Z-pinch rotating magnetic field theta-Z liner inertial fusion alternant/nested theta-Z-pinch inertial confinement fusion magneto-inertial fusion 强激光与粒子束
2018, 30(2): 020101
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
高气压下的微型电热推进器(MPT)中的放电等离子体存在多负辉区结构, 其负辉区有融合趋势。对矩形微放电等离子体推进器(RMPT)的负辉区融合过程进行了二维模拟分析, 在方法上采用了非平衡态的自洽流体模型, 并考虑了离子电流加热和三体碰撞过程。结果显示:矩形微放电等离子体推进器(RMPT)在低电流条件下存在两个稳定的负辉区, 当超过某一电流阈值条件后, 两个负辉区会在腔体中心重合。分析了这一过程的成因, 认为其融合过程本质上是空心阴极的导通过程, 其融合与否与鞘层电压有关。
微放电 等离子体 推进 micro discharge plasma thruster 强激光与粒子束
2017, 29(8): 085002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
在调研跟踪国外磁化套筒惯性聚变(MagLIF)研究领域最新进展的基础上,以一维磁流体力学方程为基础,结合氘氚燃料能量交换方程,建立一维磁化套筒惯性聚变物理模型,并使用Fortran语言编写完成一维数值模拟程序MagLIF-1D; 通过与圣地亚实验室LASNEX,HYDRA等程序计算结果对比展示,完成程序校验工作,讨论后认为程序计算结果存在差异的主要原因可能来自不同程序对于材料状态方程库的选择; 通过计算,MagLIF-1D程序可以直接获得内爆速度、燃料压力、燃料密度、聚变产额等关键物理量,这为后续更好地开展磁化套筒惯性聚变实验设计提供了有力工具。
磁化套筒惯性聚变 数值模拟 magnetized linear inertial fusion(MagLIF) numerical simulation MagLIF-1D MagLIF-1D 强激光与粒子束
2017, 29(7): 072001