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超热电子能量沉积的Fokker-Planck方程模拟

张华, 李明强, 彭力, 何民卿, 吴思忠, 周沧涛

计算物理 2023, 40 (2): 222-231. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8614

摘要（76）

HTML （12）

PDF （6200KB）（888）

围绕超热电子在高密度等离子体中传输和能量沉积问题, 从相对论粒子碰撞基本物理出发, 综合考虑相对论库伦碰撞和集体效应下等能量损失过程、背景等离子体电子回流和升温过程, 建立超热电子相对论Fokker-Planck混合模型; 构造直角-动量球坐标系下Fokker-Planck方程的有限体积算法, 通过计算单能电子束在高密度等离子体中能量沉积和磁场产生过程, 验证数值模拟程序。针对激光惯性聚变中超热电子的预加热效应, 计算超热电子能量为单能和双麦氏分布情形下在靶丸中的能量沉积占比。

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非均匀等离子体对强激光传播及电子束输运的影响

黄太武, 蒋轲, 李然, 周沧涛

计算物理 2023, 40 (2): 147-158. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8622

摘要（82）

HTML （8）

PDF （7780KB）（795）

本文介绍近期针对非均匀等离子体对强激光传播和电子束输运影响取得的研究进展, 首先研究弱无序分布等离子体对强激光传播的影响, 提出强激光在弱无序等离子体中存在非线性分支流传输机制, 并阐明光电离效应及相对论效应对分支流的重要影响。此外, 研究等离子体密度梯度对相对论电子束输运过程的影响, 发现相对论电子束输运所激发的静电波在空间固定点处的波数或相速度随时间变化, 并且不依赖于等离子体密度的上升或下降, 静电波的局域空间波数最终随时间逐渐增大, 这导致在非均匀等离子体中静电波通过朗道阻尼方式将能量耗散转移给背景电子, 表现为一种由背景等离子体密度梯度引起的束流能量耗散新机制。

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电子束能量沉积的相对论Fokker-Planck方程的计算方法

张华, 吴思忠, 周沧涛, 何民卿, 蔡洪波, 曹莉华, 朱少平, 贺贤土

计算物理 2017, 34 (5): 555-562.

摘要（537）

HTML （2）

PDF （1340KB）（1230）

针对相对论电子束在高密度等离子体中的能量沉积过程，建立三维动量空间中快电子能量沉积的相对论Fokker-Planck方程的可计算物理模型，构造数值算法并研制数值模拟程序.通过与解析模型和蒙特卡罗模拟相比较，验证数值方法和程序的可靠性.在二维动量空间的模拟基础上，通过计算能量区间为0.5 MeV~3.5 MeV的快电子在背景密度为300 g·cm^-3的氘氚等离子体中的能量沉积过程，发现由于碰撞效应使平均散射角趋近平衡，三维动量空间计算快电子连续射程和穿透深度与二维结果基本一致.

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球坐标动量空间下相对论Vlasov方程的数值算法

张华, 吴思忠, 周沧涛, 何民卿, 蔡洪波, 曹莉华, 朱少平, 贺贤土

计算物理 2017, 34 (5): 543-554.

摘要（642）

HTML （1）

PDF （2635KB）（1482）

针对相对论Vlasov方程动量区间跨度大、难以计算的困难，将相对论Vlasov方程在球坐标动量空间中进行数值求解.对相对论Vlasov方程球坐标动量空间构造4阶非分裂守恒型数值格式.数值模拟相对论Landau阻尼问题并与解析理论进行比较，验证数值模型和算法的有效性.对激光等离子体相互作用进行初步模拟分析，表明通过采用球坐标下的动量空间，可在相对较少动量网格情形下，获得与粒子模拟可相互验证的结果.

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