离子-离子声不稳定性对无碰撞冲击波形成和演化的影响研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11905015
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万
  • 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

Collisionless shock waves have attracted a lot of research interests due to its richness in the nonlinear dynamics and micro-instability processes, as well as its potential in generating energetic particles such as cosmic rays in the astrophysics and high energy ions in the indirect-drive inertial-confinement-fusion (ICF). In collisionless shock waves, where particle collisions are rare, the exciting of plasma waves and the collective interactions between particles and electromagnetic fields are needed to provide the essential energy dissipation. Therefore, it is important to understand the development of micro-instabilities (e.g. ion-ion acoustic instability) in the collisionless shock wave as well as its potential impact on the shock evolution. Topics to be addressed in this proposal include: (1) The investigation of the development of ion-ion acoustic instabilities and their interplay with other nonlinear dynamic processes in the different stages of the collisionless shock evolution. (2) The investigation of the characteristic of ion-ion acoustic instabilities, as well as their coupling with other instability modes, in different regions (e.g. the upstream and downstream regions) of the collisionless shock. This proposal complements ongoing efforts to the theoretical understanding of the collisionless shock physics, as well as some important phenomenons such as the generation of high energy ions in the ICF.
无碰撞冲击波是蕴含着丰富的非线性动力学和微观不稳定性过程的非线性结构。无碰撞冲击波加速被认为是天体中宇宙射线和间接驱动激光聚变中超热离子等高能粒子产生的重要物理机制。与普通流体中的冲击波不同,无碰撞冲击波形成所需的能量耗散过程是通过等离子体中波的激发及其与带电粒子之间的集体相互作用完成,而不是通过粒子碰撞完成。因此,认识无碰撞冲击波中微观不稳定性(如离子-离子声不稳定性)的发展规律及其影响具有重要科学意义和应用价值。本项目拟主要研究:(1)无碰撞冲击波演化不同阶段,离子-离子声不稳定性的发展规律及其与其他非线性动力学过程的相互影响。(2)无碰撞冲击波不同区域(如上游、下游区域),离子-离子声不稳定性的发展特征及其与其他不稳定性模式的耦合关系。本项目研究结果将有助于促进对无碰撞冲击波基础物理的理解,以及对激光聚变中高能离子加速等现象的认识。

结项摘要

本项目中,我主要对惯性约束聚变条件下的等离子体冲击波问题进行了研究,主要包含以下工作:(1)结合理论和粒子模拟,研究了影响无碰撞静电冲击波演化的物理因素,发现离子——离子声不稳定性、Weibel不稳定性和带电粒子库伦碰撞通过影响静电冲击波的广义守恒关系,进而改变冲击波的传输速度、离子反射率等性质,该研究已用于惯性约束聚变黑腔动理学效应的评估;(2)利用粒子模拟,首次开展了全电离等离子体碰撞冲击波的全动理学模拟研究,发现高马赫数等离子体冲击波受到非局域等效应的影响。在此基础上,研究了冲击波电子——离子能量分配对电离度的依赖关系,给出了冲击波能量分配规律,该工作对认识惯性约束聚变内爆冲击波物理、发展辐射流体力学建模具有参考意义。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Influence of the electron thermal conduction and ion kinetic effects on the structure of collisional plasma shocks
电子热传导和离子动力学效应对碰撞等离子体激波结构的影响
  • DOI:
    10.1063/5.0096988
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
    Physics of Plasmas
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    E. H. Zhang;Hong-bo Cai;Wen-Shuai Zhang;Q. K. Liu;H. Luo;Guohuai Zhu;M. X. Luo;Shaoping Zhu
  • 通讯作者:
    Shaoping Zhu
马赫数对等离子体碰撞冲击波结构的影响——全动理学模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张文帅;蔡洪波;张恩浩;杜报;邹士阳;朱少平
  • 通讯作者:
    朱少平
Full particle-in-cell simulation of the formation and structure of a collisional plasma shock wave
碰撞等离子体冲击波的形成和结构的完整细胞内粒子模拟
  • DOI:
    10.1103/physreve.103.023213
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Physical Review E
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Zhang Wen-shuai;Cai Hong-Bo;Du Bao;Kang Dong-guo;Zou Shi-yang;Zhu Shao-ping
  • 通讯作者:
    Zhu Shao-ping
Non-linear stimulated Raman back-scattering burst driven by a broadband laser
宽带激光器驱动的非线性受激拉曼背向散射爆发
  • DOI:
    10.1063/5.0105089
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    Physics of Plasmas
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Q. K. Liu;E. H. Zhang;Wen-Shuai Zhang;Hong-bo Cai;Yanqi Gao;Q. Wang;Shaoping Zhu
  • 通讯作者:
    Shaoping Zhu
Kinetic study of transverse electron-scale interface instability in relativistic shear flows
相对论剪切流中横向电子尺度界面不稳定性的动力学研究
  • DOI:
    10.1063/5.0017962
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    Matter and Radiation at Extremes
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Pei-Lin Yao;Hong-bo Cai;Xueqing Yan;Wen-Shuai Zhang;Bao Du;Jian-Min Tian;En-Hao Zhang;Xuewu Wang;Shaoping Zhu
  • 通讯作者:
    Shaoping Zhu

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其他文献

激光惯性约束聚变动理学效应研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    强激光与粒子束
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    单连强;吴凤娟;袁宗强;王为武;蔡洪波;田超;张锋;张天奎;邓志刚;张文帅;滕建;毕碧;杨思谦;杨冬;周维民;谷渝秋;张保汉;朱少平
  • 通讯作者:
    朱少平
禽流感病毒H7N9人源性单链抗体文库的构建及鉴定
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    江苏预防医学
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    --
  • 作者:
    迟莹;张文帅;焦永军
  • 通讯作者:
    焦永军
严重发热伴血小板减少综合征病毒(SFTSV)人源性单链抗体文库的构建
  • DOI:
    10.13423/j.cnki.cjcmi.008593
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    张文帅;曾晓燕;迟莹;刘静娴;焦永军
  • 通讯作者:
    焦永军
Weibel不稳定性自生电磁场对探针质子束的偏转作用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
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  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    杜报;蔡洪波;张文帅;陈京;邹士阳;朱少平
  • 通讯作者:
    朱少平
ERS 卫星反演数据在黄土高原近地表土壤水分中的应用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    土壤学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    焦俏;王飞;李锐;张文帅
  • 通讯作者:
    张文帅

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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