丝阵Z箍缩内爆早期动力学过程的物理特性及二维(r,θ)数值模拟研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:10975022
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A2901.等离子体基本过程与特性
- 结题年份:2012
- 批准年份:2009
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2010-01-01 至2012-12-31
- 项目参与者:宁成; 肖德龙; 张扬; 黄俊; 章征伟;
- 关键词:
项目摘要
丝阵Z箍缩过程大致分成三个阶段:丝等离子体形成和丝阵消融阶段、内爆和MRT不稳定性发展阶段、停滞和辐射阶段。快Z箍缩状态的不可控性,使得等离子体在停滞、辐射前的Z箍缩早期动力学过程对X光辐射产额极为重要。项目从研究多少丝阵质量参与内爆、负载电流是否全部通过内爆等离子体、以及Z箍缩中磁场如何分布和演化等物理问题出发,分析丝消融的芯-晕结构和先驱等离子体形成的物理特性,给出依赖于消融阶段的内爆初始状态,包括等离子体密度剖面、质量以及电流在内爆主体和先驱等离子体中的分配,考虑先驱等离子体和拖尾质量对主体等离子体内爆的影响,研制二维MHD程序,模拟丝阵Z箍缩早期动力学过程。研究丝阵内部的磁场和电流分布及其对消融动力学的影响;研究角向均匀性与丝根数的关系;研究拖尾质量、主体等离子体质量以及先驱等离子体柱所占的份额与初始丝阵参数的关系。本研究将有利于Z箍缩的X光功率定标律研究及丝阵负载参数的优化设计。
结项摘要
丝阵Z箍缩过程包括三个主要阶段:丝等离子体形成和丝阵消融、内爆和MRT不稳定性发展、停滞和辐射,其过程的复杂性及状态的不可控性使等离子体在停滞、辐射前的动力学过程对X光辐射产额极为重要。本项目针对几个关键物理问题,如,多少丝阵质量参与内爆、负载电流是否全部通过内爆等离子体、以及磁场如何演化等,分析了丝阵消融和先驱等离子体形成的物理特性,给出了依赖于消融阶段的内爆初始状态,包括等离子体密度剖面、质量以及电流在内爆主体和先驱等离子体中的分配,考虑先驱等离子体对内爆的影响,成功研制了二维MHD程序,模拟了丝阵Z箍缩消融及内爆过程;研究了丝阵内部的磁场和电流分布及其对消融过程的影响;研究了角向均匀性与丝根数的关系;研究了先驱和主体等离子体的质量份额及其与初始丝阵参数的关系。将理论和模拟研究与“强光一号”Z箍缩实验结合,部分结论得到了实验验证,表明本项目的开展有利于Z箍缩X光功率定标律研究及丝阵负载参数的优化设计。.针对丝阵消融阶段的物理特征,通过对丝阵质量消融率乘以角向调制因子,建立了描述丝阵消融的二维(r,θ)质量注入MHD模型,研制了相应的模拟程序。研究了丝阵Z箍缩早期等离子体动力学行为,给出了消融等离子体特征量与负载参数的关系。结果表明,消融速度对丝阵半径的变化不敏感,与丝间隙和丝芯直径之比正相关;先驱等离子体质量份额随丝间隙的增大而增大,随丝阵半径的增大而减小;获得了磁场的演化与结构,以及能与“强光一号”Z箍缩实验相比较的电流分布,先驱电流份额随丝间隙的增大而增大,随丝阵半径的增大而减小。采用一维MHD模型分析了消融对内爆动力学的影响,发现在驱动条件不变的情况下,消融过程导致主等离子体内爆速度大于纯等离子体壳内爆速度。研制了二维(r,θ)电阻MHD程序,开展了丝阵Z箍缩消融-内爆过程的二维模拟研究,获得了消融-内爆过程的整体二维图像。假定初始时刻丝已膨胀至直径d0,研究表明,d0越大内爆启动时间越早,主等离子体电流份额近似正比于d0;最大内爆速度随d0的增大而增大。值得注意的是,丝间隙的减小导致丝阵更易发生角向融合,先驱等离子体份额相应减小。当丝间隙小于某一阈值,轴附近内爆动能总通量的峰值随丝间隙的下降迅速提高,内爆品质大大改善。基于上述研究工作,我们为“强光一号”Z箍缩实验制定了物理方案,实验已圆满完成。为PTS装置丝阵负载优化设计提供了合理的参考。
项目成果
期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
消融等离子体对金属丝阵Z箍缩内爆动力学的影响
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:核聚变与等离子体物理,2010,Vol.30,No.3,203
- 影响因子:--
- 作者:
- 通讯作者:
中俄Z-pinch联合实验新进展
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:Acta Physica Sinica
- 影响因子:1
- 作者:徐荣昆;宁家敏;李林波;E.V. Grabovsky;G.M. Oleynic;V.V. Alex;rov;V.P. Smirnov;李正宏;杨建伦;丁宁;周秀文;蒋世伦;章法强;王真;许泽平
- 通讯作者:许泽平
Z箍缩内爆的MARED程序数值模拟分析
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:物理学报, 2010, Vol.59, No.12
- 影响因子:--
- 作者:
- 通讯作者:
Numerical study of Quasi-spherical wire-array implosions on the Qiangguang-1 facility
强光一号装置准球形线阵内爆的数值研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:IEEE Transactions on Plasma Science
- 影响因子:1.5
- 作者:Zhang Yang;Ding Ning;Li ZhengHong;Xu RongKun;Sun ShunKai;Chen DingYang;Xue Chuang
- 通讯作者:Xue Chuang
Numerical studies of ablated-plasma dynamics and precursor current of wire-array Z-pinches
线阵 Z 箍缩的烧蚀等离子体动力学和前驱电流的数值研究
- DOI:10.1063/1.3574349
- 发表时间:2011-04
- 期刊:Phys. Plasmas
- 影响因子:--
- 作者:Huang Jun;Sun Shunkai;Ding Ning;Ning Cheng;Xiao DeLong;Zhang Yang;Xue Chuang
- 通讯作者:Xue Chuang
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其他文献
n-6/n-3多不饱和脂肪酸营养失衡对小鼠精子发生的影响
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- 发表时间:2017
- 期刊:现代生物医学进展
- 影响因子:--
- 作者:丁宁;张欣;刘姗姗;林艳;李晓曦;李芳红;赵子建
- 通讯作者:赵子建
盐酸戊乙奎醚对大鼠呼吸机所致肺损伤的保护作用及其机制
- DOI:10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2013.04.013
- 发表时间:2013-04
- 期刊:中华急诊医学杂志
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- 作者:丁宁;肖慧;许立新;佘守章
- 通讯作者:佘守章
三氨基胍硝酸盐的晶体形貌控制及性能
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:含能材料
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- 作者:任晓婷;李纲;王业腾;丁宁;何金选
- 通讯作者:何金选
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- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:有机化学
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- 作者:颜世强;张伟;丁宁;李英霞
- 通讯作者:李英霞
蛇足石杉内生真菌Cercospora lagenariae MT-45的代谢产物研究
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- 发表时间:2019-02
- 期刊:中草药
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- 作者:吴云;罗源;齐博文;贾放放;莫婷;江芳芳;杨洪芸;丁宁;张鑫;刘晓;屠鹏飞;史社坡
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