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Z-箍缩(Z-Pinch)是等离子体在轴向(Z方向)强大电流产生的洛仑兹力作用下,在径向(r方向)形成的自箍缩效应,在惯性约束和材料的高压物态方程研究等方面有着很重要的应用前景。辐射磁流体力学数值模拟作为研究Z-箍缩(Z-Pinch)的重要手段之一,对于理解和认识Z箍缩内爆过程中等离子不稳定性产生和发展、等离子塌缩和辐射输运等基础科学问题,以及Z-箍缩实验优化设计,具有重要的意义。 本文针对我们目前二维单温辐射磁流体力学程序在数值模拟Z-箍缩中的不足,提出了基于二维单温辐射磁流体力学程序MDSC的有限差分方法,采用三温辐射磁流体力学模型,发展二维三温辐射磁流体力学数值模拟方法的研究思路。针对二维三温热扩散方程数值求解这一关键问题,通过与湘潭大学合作,共同提出了保对称有限体元格式,与传统的九点差分格式对比,保对称有限体元格式对非正交网格的收敛精度以及相应的离散化系统的快速求解等方面有明显的优势。通过基于MDSC的有限差分方法和二维三温热扩散方程有限体元方法的混合求解,发展了二维三温辐射磁流体力学计算方法,研制了二维三温辐射磁流体力学程序MDSC2,初步具备了二维三温辐射磁流体力学数值模拟能力。 按照数值模拟验证和确认(V&V)的思想,对二维三温辐射磁流体程序进行了初步检验,检验结果表明二维三温热扩散模块有着很好的对称性,符合物理规律;SFVE格式相对于MDSC在计算快靶内爆动力学过程效率更高;二维三温程序MDSC2和二维单温程序MDSC对在一些问题模拟中表现出良好的一致性。应用MDSC程序开展了磁驱动固体套筒内爆非冲击压缩过程的数值模拟,对冲击波的形成过程和条件,套筒内部物质状态等进行了讨论。并针对具体实验装置负载电流(PTS Shot37),得到了在最大电流为7.5MA,电流上升时间为303ns时,套筒内部最大非冲击压缩压力为63GPa的计算结果,为磁驱动内爆非冲击压缩实验设计提供了参考数据。最后,通过对文献报道的磁驱动内爆动力学三个模型的对比计算分析,讨论了二维单温程序MDSC和二维三温程序MDSC2的差异,分析了产生差异的原因,得到了二维单温程序MDSC在负载温度比较低的模型计算和二维三温程序MDSC2在负载温度高的模型计算适用的研究结果。