【摘要】：激光間接驅(qū)動慣性約束核聚變(ICF)是在地球上實現(xiàn)受控熱核聚變的最有前景的途徑之一,靶丸表面驅(qū)動對稱性是ICF實驗點火的關鍵。本文對ICF內(nèi)爆壓縮過程進行仿真分析,快速精確地計算靶丸表面驅(qū)動對稱性。根據(jù)驅(qū)動對稱性結果對腔-靶參數(shù)進行優(yōu)化設計,為真實的ICF實驗提供指導意見。靶丸表面再輻射能流分布情況是驅(qū)動對稱性計算的關鍵。本文通過深入分析腔靶內(nèi)部的能量輻射關系,構建起腔靶內(nèi)部的輻射能流平衡模型。采用離散視角因子算法,對腔靶內(nèi)壁進行網(wǎng)格離散,在每個面元上建立能流平衡方程。輻射能流平衡方程組非線性強、規(guī)模大,傳統(tǒng)的迭代法求解速度慢、求解規(guī)模受限于計算機的內(nèi)存,嚴重制約著ICF仿真分析的發(fā)展和應用。壓縮感知理論指出能夠以少量采樣精確重構稀疏信號,其核心內(nèi)容是信號的稀疏性、觀測矩陣滿足約束等距性(RIP)條件和重構算法。本文通過大量的數(shù)值仿真試驗分析論證了再輻射能流在球諧基上的稀疏性以及稀疏度,從理論上保證采用壓縮感知方法提高效率的可行性。然后引入一個對角矩陣,通過構造一個與稀疏基矩陣不相關的測量矩陣來保證觀測矩陣滿足約束等距性條件。使用球諧隨機測量對面元進行采樣,構建輻射能流平衡方程組,采用正規(guī)化迭代硬閾值算法(NIHT)重建再輻射能流。但NIHT算法收斂速度慢且不穩(wěn)定,本文結合共軛方向追蹤算法提出共軛梯度-迭代硬閾值算法,并以該算法為核心構建采用壓縮感知分析驅(qū)動對稱性的完整步驟和體系。通過數(shù)值仿真實驗對本文提出的驅(qū)動對稱性計算方法的有效性和穩(wěn)定性進行了分析論證。將新方法與傳統(tǒng)方法進行比較,實驗結果表明本文的算法在保證計算精度的同時能夠節(jié)省大量內(nèi)存,提高收斂速度,求解規(guī)模大幅度提高。本文最后將壓縮感知方法應用到本實驗室開發(fā)的ICF仿真軟件IRad3D中,并給出了神光III模型對稱性計算實例。
【圖文】：

4 數(shù)值仿真分析及驗證章提出的壓縮感知分析輻射對稱性問題，首先通過算例驗，對算法的精度和穩(wěn)定性進行了討論。然后，比較了輻射驗證了本算法在時間和空間上都具有巨大的優(yōu)勢。最后，動對稱性的實例。硬件環(huán)境為：CPU 型號 Intel Core2 Quad CPU Q9400 2境為本實驗室開發(fā)的 ICF 仿真軟件 IRAD3D 2.0 和 Matla縮感知的靶丸驅(qū)動對稱性分析仿真實驗裝置為神光-Ⅲ原型，，采用 8 路激光模型（如圖進行分析。本文選用薄壁圓柱腔和球形靶丸作為算例模型斑，具體參數(shù)為：腔長為 1.8mm，靶腔直徑為 1mm，注入口0.32mm。

號 角間距軸向間距 靶丸 靶腔 總數(shù)采樣數(shù) 采樣率1 5° 50μm 2592 7776 10368 400 3.85%2 2.5° 50μm 5184 12960 18144 400 2.20%3 1° 10μm 64800 192960 257760 400 0.16%4 0.5° 5μm 259200 770400 1029600 400 0.039%常用的非線性方程求解方法為迭代法，主要有梯度法、牛頓法等方法[56]。選取算例模型 1，分別采用梯度法、牛頓法和壓縮感知方法對輻射能流平衡方程進行求解，求解結果如圖 4-3 所示。壓縮感知方法與梯度法求解結果的均方根誤差為1.4610 ，與牛頓法的均方根誤差為2.37 10 。從圖 4-3 中可以看到三者求解結果渲染后幾乎一樣，同時求解誤差高達10 數(shù)量級，從而證明了本文提出的算法的有效性和正確性。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TL632.1

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本文編號：2669249