【摘 要】
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本文应用辐射流体力学(RHD)模型对高速度、高密度的紧凑等离子体环(CT)撞击理想静态靶减速产生软X射线辐射的物理过程进行数值模拟。本文在不考虑磁场影响情况下,引入RHD方程组和状态方程、人为粘性以及相关物理参数来描述CT与靶碰撞的物理过程。鉴于RHD方程组中各物理量的强耦合关系,文中采用了分裂格式方法,将能量交换项和热传导项、压力做功项分开考虑,大大减少了计算量;RHD方程组中能量方程的求解,文
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本文应用辐射流体力学(RHD)模型对高速度、高密度的紧凑等离子体环(CT)撞击理想静态靶减速产生软X射线辐射的物理过程进行数值模拟。本文在不考虑磁场影响情况下,引入RHD方程组和状态方程、人为粘性以及相关物理参数来描述CT与靶碰撞的物理过程。鉴于RHD方程组中各物理量的强耦合关系,文中采用了分裂格式方法,将能量交换项和热传导项、压力做功项分开考虑,大大减少了计算量;RHD方程组中能量方程的求解,文中采用了追赶迭代的方法。以Ar等离子体材料为例,首先分析了流体密度对时间步长的影响,得到流体密度越大,所取的时间步长就越小;然后讨论了当辐射场温度高于电子温度时时间步长过大引起电子温度畸变的问题,提出了细化时间步长的解决办法,得到了很好的效果。通过计算一组算例描绘了碰撞过程中流体各个位置的电子温度、离子温度和辐射场温度及密度、速度随时间的演化趋势,以及辐射功率随时间的变化关系,对物理过程作了深入分析;通过对能量的跟踪分析得到在1%的误差范围内满足能量守恒,说明本文所采用的计算格式是稳定的。最后,文中讨论了流体初始质量和速度对辐射产额的影响,固定质量、速度和动能中的任意一个物理量,研究其它两个物理量对碰撞物理过程的影响。当流体速度低于一定值时,流体密度过大,会导致辐射塌缩,也就是说,辐射将会在瞬间完成,无法成为有效的辐射源;而当流体速度高于发生辐射塌缩的速度时,流体速度越小,密度越大,产生的辐射产额越多,可以成为一个有效的辐射源。
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