高解像度を有する2次元統合爆縮シミュレーションコードの開発研究

高分辨率二维集成内爆模拟程序研发

• 批准号: 12780365
• 负责人: 長友 英夫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12780365/
• 关键词: レーザー核融合; 爆縮; 数値流体力学; 圧縮性流体; ALE法; CIP法

本研究は、高精度を有する2次元統合爆縮シミュレーションコードを開発するために、幅広い空間レンジに対応できるようなALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)法の高精度化開発、及びそのコードをレーザー爆縮のシミュレーションが行えるように各物理計算コードを結合するコードの統合化を行うことが主目的であった。初年度にCIP(Constrained Interpolation Profile)法を拡張したALE法を開発し、爆縮解析にも利用可能であることを確認した。これを受けて、本年度は、爆縮解析に必要な状態方程式、輻射輸送コードなどの各物理モデルの組み込みを行った。これによって、ロバスト(強靭)で、高精度を有する統合爆縮シミュレーションコードが完成した。また、コードの妥当性を示すため、実験との詳細な比較を行なった。特に、レーザー照射により加速された平板ターゲットのシミュレーションを行い、理論・実験解析結果と比べた。その結果、比較的良い一致が得られた。さらに、今回開発した統合爆縮コードでは、従来のALE法より計算格子の依存性が小さくなったため、比較的柔軟な形状格子でもシミュレーションができるようになった。このため、球状の爆縮だけでなく、レーザー核融合の高速点火方式で重要となる非球対称爆縮のシミュレーションも行なった。その結果、球対称が崩れた爆縮でも比較的密度の高いコアプラズマが形成されることを確認した。これらの解析結果を、米国物理学会プラズマ部会、日本物理学会等で発表した。また、これら解析手法と爆縮解析結果をまとめた論文の投稿準備をしている。

这项研究的主要目的是以高精度开发二维集成的内爆仿真代码，并开发高精度ALE（任意拉格朗日欧拉）方法，该方法可以适应各种空间范围，并集成每个物理计算代码的代码，以便将代码组合为可以模拟激发激光的代码。在第一年，开发了一种啤酒方法，该方法扩展了CIP（约束插值概况）方法，并确认它也可以用于内爆分析。为此，今年我们合并了各种物理模型，例如状态和辐射传输代码方程，这是内爆分析所必需的。这完成了强大的，高度准确的集成内爆仿真代码。此外，对实验进行了详细的比较，以证明代码的有效性。特别是，进行了通过激光照射加速的平板目标的模拟，并将其与理论和实验分析结果进行了比较。结果是相对较好的匹配。此外，这次开发的集成内爆代码对计算晶格的依赖性比常规啤酒方法较小，即使使用相对灵活的形状晶格也可以执行模拟。因此，不仅球形内爆，而且还模拟非球体对称内爆，这在激光融合的高速点火方法中很重要。结果，已经证实，即使球体对称性崩溃，也会形成相对较高的密度核心等离子体。这些分析结果在美国物理学会等离子体小组委员会，日本物理社会和其他地方提出。此外，我们准备提交一篇论文，以总结这些分析方法和内爆分析结果。

项目成果

長友 英夫: "CIP法に基づく統合コード開発とレーザー核融合爆縮解析"第14回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 14. 158-158 (2000)

Hideo Nagatomo：“基于CIP方法和激光聚变内爆分析的集成代码开发”第14届计算流体动力学研讨会论文集14. 158-158 (2000)。

Hideo Nagatomo: "Analysis of Hydrodynamic Instabilities in Implosion using High-accuracy Integrated Implosion Code"Proceedings of 2nd Int. Conf. on Inertial Fusion Sciences and Applications. (掲載予定). (2002)

Hideo Nagatomo：“使用高精度集成内爆代码分析内爆中的流体动力学不稳定性”第二届国际惯性聚变科学与应用会议论文集（即将出版）。

Hideo Nagatomo: "Recent Progress of an Integrated Implosion Code and Modeling of Element Physics"Fusion Energy 2000, IAEA. AEA-CSP-8/C. IFP20 (2001)

Hideo Nagatomo：“集成内爆代码和元素物理建模的最新进展”聚变能源 2000，国际原子能机构。

長友 英夫: "CIP法に基づく統合爆縮コード開発と爆縮解析II"第15回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 15. 34-34 (2001)

Hideo Nagatomo：“基于 CIP 方法的集成内爆代码开发和内爆分析 II”第 15 届计算流体动力学研讨会论文集 15. 34-34 (2001)。

Hideo Nagatomo: "Development of Integrated Implosion Code Based on CIP Method"Annual Progress Report Report of Institute of Laser Engineering. 2000. 257-259 (2001)

长友秀夫：《基于CIP方法的集成内爆代码开发》激光工程研究所年度进展报告报告。