ICF等离子体全粒子碰撞动力学的一维空间确定论模拟

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11905014
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2905.惯性约束等离子体
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Inertial Confinement Fusion (ICF) induced plasma contains various complex physic processes. Full scale numerical simulations usually resort to approximations, such as the local thermal equilibrium approximation, in the purpose of reducing computation complexities. Considering that these adopted approximations sometimes could hide the undergoing physics, it is necessary to develop full-kinetic numerical simulation capacities in lower dimensions. The underlying kinetic mechanism of some specific physics and the applicability of associated approximations will be better understood as a result. Deterministic kinetic simulation, in contrast to the Particle-In-Cell (PIC) method, benefits from higher efficiency and absence of stochastic fluctuations. Nevertheless, it suffers from the complicated treatment of Fokker-Planck collision terms of charged particles and limited capability for anisotropy consideration. Based on a verified work, this research plan proposes calculating “collision-induced probability transfer table” that contains complete information for two-body particle collisions with high accuracy, and use it to replace traditional “on-the-fly” treatment of collision terms. For other issues including the high scattering dominance ratio problem in particle transport, the corresponding solutions are also outlined in this research plan. At last, the one-dimensional deterministic simulation code for ICF plasma kinetics with complete consideration of particle collisions will be established, and its effectiveness is demonstrated by investigation of several key kinetic processes.
惯性约束聚变(ICF)等离子体包含非常复杂的物理过程,全尺寸数值模拟往往采用诸如局域热动平衡等近似条件来降低计算复杂度。鉴于这些近似条件有时会掩盖真实的物理过程,有必要开发低维空间全动力学描述的数值模拟能力。以此深入理解特定物理过程的动力学机理,以及相关近似条件的适用性。确定论动力学模拟相比含粒子碰撞方法(PIC),具有高效率和无统计涨落的优势。然而,确定论处理带电粒子Fokker-Planck碰撞项的模型复杂,且难以适应强各向异性问题。为此本研究基于经过验证的工作,提出高精度计算包含粒子碰撞完备信息的碰撞转移概率密度表,替换传统的碰撞项“在线”处理方式。对于粒子输运计算中高散射占优比等其他问题,本研究也相应的提出了解决思路。最终形成ICF等离子体全粒子碰撞动力学一维空间确定论模拟程序,并通过考察若干关键动力学过程展示其有效性。

结项摘要

基于 Fokker-Planck 碰撞项的 Rosenbluth 势函数形式,运用数值积分方法获取粒子碰撞转换系数表实现了碰撞项高精度处理。程序编码主要采用 python 语言,包括运行逻辑,数据结构定义与计算结果后处理等;缩减了代码量且提升了可读性。计算量大的任务则由 numba 在线编译以及 Fortran 语言实现(f2py 调用),保证了计算效率。初步用于多粒子系统算例求解,数值结果表明算法具备保持碰撞项能量守恒、熵增等性质。

项目成果

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其他文献

光纤扰模技术实验研究
  • DOI:
    10.3788/aos202040.0606001
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    叶慧琪;黄凯;肖东;张凯;陈平;魏儒义
  • 通讯作者:
    魏儒义
中纤板用水性白底漆的制备研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    江西科技师范大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    钱权洲;乔永洛;黄凯;申亮
  • 通讯作者:
    申亮
盐酸处理对工业氧化铝煅烧过程中相变的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    耐火材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈若愚;李远兵;黄凯;赵义;李淑静;刘芳
  • 通讯作者:
    刘芳
透骨草水提物与抗菌药联合用药对耐药大肠杆菌的抑菌效果
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    南方农业学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘增援;吴永继;黄海澄;孙燕杰;赵雨川;黄凯;司红彬
  • 通讯作者:
    司红彬
基于基因表达谱分析肾上腺对椎动脉型颈椎病模型大鼠的调控机制研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国临床药理学杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    宋敏;巩彦龙;刘涛;刘建鸿;董万涛;周灵通;黄凯;侯红艳
  • 通讯作者:
    侯红艳

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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