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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

张文帅, 蔡洪波, 张恩浩, 杜报, 邹士阳, 朱少平

计算物理 2023, 40 (2): 199-209. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8621

摘要（118）

HTML （8）

PDF （6070KB）（1035）

利用全动理学粒子(PIC)模拟研究不同马赫(Mach)数条件下等离子体碰撞冲击波的结构。研究发现: 在低Mach数条件下, 冲击波波阵面位置物理量的分布较为平缓(努森数较小), 等离子体的粘性和热流可由经典输运理论描述, 这种情况下数值求解双流体方程组得到的冲击波结构与PIC模拟一致。随着冲击波Mach数的增加, 冲击波波阵面位置物理量的分布变陡, 努森数增加, 动理学效应对等离子体输运的影响变得显著。高Mach数条件下, 动理学效应主要体现在"先驱离子"对离子粘性和热流的增强以及电子非局域输运对电子热流的影响。通过影响等离子体输运行为, 动理学效应可以显著影响冲击波的结构特征。

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混合流体-PIC物理建模及其在激光聚变中的应用

蔡洪波, 许育培, 姚沛霖, 张恩浩, 黄翰霄, 朱少平, 贺贤土

计算物理 2023, 40 (2): 159-168. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8602

摘要（118）

HTML （11）

PDF （6420KB）（1340）

本文探索性地建立混合流体-PIC(particle-in-cell)模拟方法, 电子用无质量的流体描述, 多组分离子用PIC粒子描述; 流体运动通过求解电子磁流体方程组来获得, 电磁场通过求解Ohm定律和Faraday定律来获得。针对激光聚变等离子体条件, 利用混合流体-PIC模拟研究高能量密度条件下冲击波结构及其特性、流体力学界面不稳定性演化的影响等问题。混合流体-PIC物理建模为研究等离子体效应对冲击波和界面不稳定性的影响提供了新的研究手段。

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院士访谈: 贺贤土谈建立深度的科学认识及战略科学家的培养

刘洁, 黄烁, 蔡洪波

计算物理 2023, 40 (2): 128-135.

摘要（354）

HTML （46）

PDF （1075KB）（1665）

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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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