2-40 烧蚀RT不稳定性计算程序

叶文华 张维岩 赖东显 贺贤土

　　为认识流体不稳定性的物理规律，需要发展相应的系列计算程序，数值研究各种流体不稳定性问题。流体计算采用高精度FCT(Flux–Corrected Transport)算法，多维热传导计算采用局部一维算法，采用追踪烧蚀面并在其附近密分网格的活动欧拉方法。在先前的EUL2D程序基础上，研制了三维直角坐标激光电子热传导烧蚀RT不稳定性程序EUL3D，算出了三维激光烧蚀不稳定性非线性发展图像。该程序可用于数值研究三维多模激光烧蚀Imprint和RT不稳定性问题。

　　研制了二维辐射热传导烧蚀RT不稳定性计算程序REQ2D，计算结果表明辐射热传导烧蚀有明显的RT不稳定性致稳作用。解决了多群光子扩散与活动网格FCT的耦合计算问题，多群光子扩散方程的计算采用人为散射算法和矩阵追赶求解方法，与电子热传导方程进行整体隐式迭代，完成了一维活动欧拉网格多群光子扩散的X光烧蚀程序RMG1D，算出了合理的物理图像。采用非局域电子热传导近似公式，数值模拟0.53mm激光烧蚀20mm CH薄膜的RT不稳定性实验，计算的RT线性增长率与实验结果很好符合，Takabe公式g =0.9(kg)^1/2-3kvab1明显不符，式中k为波数，g为加速度，vab1为烧蚀速度，数值结果表明非局域电子热传导产生较强的密度梯度致稳，并与电子能量沉积位置关系密切。

　　数值研究多模激光烧蚀RT不稳定性，表明了模耦合是烧蚀RT不稳定性后期非线性发展的重要过程；显示了模耦合的饱和封闭效应，即在模耦合中饱和模对低阶模的增长没有贡献，仅影响高阶模并改变它们的相位；显示了多模集体饱和现象，即存在占支配作用的多模集体饱和模其波长却逐渐变长，表现为物理空间的气泡吞并，小气泡不断被卷入较大气泡的尖钉，且多模集体饱和幅度明显小于单模的饱和幅度0.1l , l 为单模扰动的波长。采用追踪内界面并在其附近密分网格的活动欧拉方法，用REQ2D程序数值研究双层钚靶在减速阶段的流体不稳定性，两层密度分别为0.3g/cm3和15.74g/cm3，厚度分别为14cm和1cm。双层钚靶在高密度一端由温度为2.0´10⁶K的黑体谱X光烧蚀加速至靶速度达3.1´10⁶cm/s。

　　数值结果表明：减速阶段单模不稳定性进入饱和的幅度在0.5l 附近；在烧蚀加速阶段内界面短波长扰动不增长，而较长波长的扰动随着烧蚀面RT不稳定性的发展不断增长，在减速段继续增长，对DT点火和燃烧产生严重危害；混合层宽度主要由较长波长扰动的增长来决定。对激光Imprint过程初步研究表明激光功率上升前沿短波长扰动增长较快，此时数值结果与网格宽度有关，之后短波长扰动因烧蚀致稳而饱和，最快增长模向较长波长发展。