二维三温辐射磁流体力学一类有限体元格式求解及在Z箍缩内爆动力学中的应用

来源 :中国工程物理研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lyklcjs
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
随着我国经济的持续快速发展,能源问题和环境问题越来越受到关注。新能源在能源结构中的作用变得更为重要,其中太阳能光伏发电具有诸多优势,具有良好的发展前景。然而,光伏发
冲击波作用于自由面时,因界面反射,加载波特定的前沿宽度势必会对自由面附近一定深度范围内的质点产生影响,导致前沿宽度影响区域内的质点无法达到高应力状态,加上相变时间弛豫的
我国空域结构复杂,低空飞行已成为制约通用航空潜在需求释放的关键,低空飞行服务保障能力更是成为通用航空发展的瓶颈.rn2019年12月26日,作为中国民航航空情报资料的制作发布
期刊
2019年12月18日,国际航空运输协会(.IATA)宣布,南航荣获国际航协行李追踪753号决议枢纽合规认证.此次认证使南航成为亚洲区(特指北亚和东南亚)首家、全球第6家获得.IATA行李
期刊
现在,许多航空公司飞机客舱均设有高级经济舱,但是,这样的服务细分又将有了新的扩展:柯林斯宇航公司正在开发一款类似于高级经济舱的公务舱产品.此舱将设立在头等舱与公务舱
期刊
随着电力系统的不断发展,单机和发电厂的容量、变电所的容量、城市和工业中心的负荷和负荷密度的持续增大以及配电网络的不断发展,短路电流水平不断提高,给系统的安全、稳定
随着化石能源的日益衰竭和温室效应的愈发严重,各国政府都在努力改变能源消费结构,积极推进可再生能源产业的发展。其中光伏发电由于具有能量来源取之不竭、用之不尽,发电过