慣性約束聚變（ICF）點(diǎn)火需要內(nèi)爆高收縮比（收縮比定義為靶丸初始時(shí)刻外半徑與阻滯時(shí)刻熱斑半徑的比值）設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到中心熱斑點(diǎn)火所需要的條件,但是內(nèi)爆殼層的分界面在加速和減速階段都會(huì)經(jīng)歷瑞利-泰勒不穩(wěn)定性（RTI）。而RTI的非線性增長(zhǎng)會(huì)破壞內(nèi)爆殼層對(duì)稱性,引起中心熱斑嚴(yán)重變形,影響內(nèi)爆壓縮,甚至導(dǎo)致點(diǎn)火熱斑熄滅。因此研究?jī)?nèi)爆收縮幾何中瑞利-泰勒不穩(wěn)定性的線性增長(zhǎng)以及非線性發(fā)展規(guī)律是ICF中心點(diǎn)火的重要內(nèi)容。ICF點(diǎn)火需要盡可能高的中心內(nèi)爆壓力,由于驅(qū)動(dòng)能量的限制,需要加速薄殼來(lái)實(shí)現(xiàn)高收縮比內(nèi)爆,內(nèi)爆殼層在飛行過(guò)程中的動(dòng)能將轉(zhuǎn)換為阻滯時(shí)刻中心熱斑的內(nèi)能,從而最大限度的實(shí)現(xiàn)內(nèi)爆增壓。然而真實(shí)的內(nèi)爆靶丸是多界面結(jié)構(gòu),多界面處發(fā)生的流體不穩(wěn)定性增長(zhǎng)容易導(dǎo)致強(qiáng)非線性流場(chǎng)與渦的產(chǎn)生和作用,將嚴(yán)重威脅到點(diǎn)火熱斑的形成。多界面結(jié)構(gòu)的殼層在收縮過(guò)程不同界面間的耦合反饋效應(yīng)導(dǎo)致RTI擾動(dòng)的復(fù)雜增長(zhǎng)。目前這方面應(yīng)用性基礎(chǔ)研究在國(guó)際上還比較少,因此對(duì)多界面結(jié)構(gòu)殼層在收縮過(guò)程中RTI非線性增長(zhǎng)的物理認(rèn)識(shí)還不清楚,許多基本問(wèn)題有待于深入的研究。本文利用速度勢(shì)理論對(duì)平面和柱幾何多界面RTI線性和非線性增長(zhǎng)以及收縮幾何R... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：162 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１：重力場(chǎng)中瑞利－泰勒不穩(wěn)定性示意圖⑷，ＩＣＦ內(nèi)爆靶丸中存在類似的ＲＴＩ現(xiàn)象（ｂ）

（ｃ）減速階段，（ｄ）阻滯和燃燒階段。來(lái)自參考文獻(xiàn)：Ｗａｎｇ?ｅｔａＺ．，Ｓｃｉ．?Ｃｈｉｎａ－Ｐｈｙｓ．??Ｍｅｃｈ．?Ａｓｔｒｏｎ．?６０，?０５５２０１?（２０１７）．??圖１．２中展示的是ＩＣＦ中心點(diǎn)火內(nèi)爆不同階段存在的流體不穩(wěn)定性。如??圖１．２（ａ）所示，當(dāng)靶丸被激光輻照時(shí)，靶丸燒蝕產(chǎn)生沖擊波經(jīng)過(guò)靶丸外界面進(jìn)??入到靶丸內(nèi)部。圖１．２（ｂ）中，靶丸被加速時(shí)在靶丸外界面處會(huì)存在ＲＴＩ的增長(zhǎng)。??同時(shí)燒蝕面處的擾動(dòng)與燒蝕層和燃料層分界面處的擾動(dòng)會(huì)耦合（ｆｅｅｄｔｈｒｏｕｇｈ）到??殼層內(nèi)接面處，為內(nèi)界面處提供初始擾動(dòng)種子。圖１．２＾）中，在減速階段內(nèi)界??面處由于收縮幾何效應(yīng)和ＲＴＩ的耦合增長(zhǎng)導(dǎo)致點(diǎn)火熱斑變形。圖１．２＜ｃ〇，中心熱??斑形成而且熱核聚變點(diǎn)火條件達(dá)到。當(dāng)激光照射到靶丸上面并且殼層開(kāi)始加速??前，由于靶丸表面的加工粗糙度不同將會(huì)有擾動(dòng)沖擊波進(jìn)入到靶丸內(nèi)。此時(shí)，??靶丸外界面（燒蝕面）會(huì)存在燒蝕ＲＭＩ（ＡＲＭＩ）丨４０］的增長(zhǎng)。當(dāng)擾動(dòng)沖擊波到達(dá)殼??層的內(nèi)界面時(shí)，沖擊波穿過(guò)自由面進(jìn)入到靶丸中心區(qū)域。此時(shí)，殼層外界面??仍然受到ＡＲＭＩ的作用，而殼層內(nèi)界面處受到的是經(jīng)典ＲＭＩ（ＣＲＭＩ）［４１，４２］作??用。當(dāng)沖擊波經(jīng)過(guò)內(nèi)界面時(shí)會(huì)反方向產(chǎn)生稀疏波向殼層外界面?zhèn)鞑�。燒蝕面仍??然是ＡＲＭＩ的增長(zhǎng)

２．２平面多界面ＲＴＩ線性增長(zhǎng)??內(nèi)爆靶丸通常包括燒蝕層和ＤＴ燃料層，中心處為低密度ＤＴ氣體，如??圖２．１（ａ）所示。本小節(jié)中分析了平面幾何中四層無(wú)粘、無(wú)旋、不可壓縮流體??三個(gè)界面處的ＲＴＩ擾動(dòng)線性增長(zhǎng)（第一層和第四層流體層為真空丨，對(duì)應(yīng)著??圖２．１⑷中的模型（初始低密度ＤＴ氣體與中間高密度ＤＴ殼層相比可以忽略不??計(jì)）。解析求解得到了三個(gè)界面處的ＲＴＩ線性增長(zhǎng)率以及擾動(dòng)增長(zhǎng)的線性解。??２．２．１控制方程和線性解??３７?ｕｍ?ＣＨ?（ａ＞?ｉｖ?Ｊ?（ｂ，??廣?ｄ?＾?ｕｐｐｅｒ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｏ？（ｘ．ｔ）?”??／?０?＜）＞?＜ｄ／，?ｆｌｕｉｄ?ｗｉｔｈ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｐ０??ｍｉｄｄｌｅ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｎｍ（ｘ，ｔ）?＾??賽?－ｄ２＜ｙ＜〇＾?ｆｌｕｉｄ?ｗｉｔｈ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｐ／，??－ｄ２?＾???＾?ｌｏｗｅｒ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｎＭ??ｙ＜－ｄ２＞?ｖａｃｕｕｍ??圖２．１：圖（ａ）表示點(diǎn)火靶圖形（來(lái)自文獻(xiàn)［Ｓ］），圖（ｂ）表示重力場(chǎng)中類似的兩層有限厚度流體??的分布圖。上層流體可看作ＣＨ層，下層流體可看作ＤＴ層。??如圖２．１（ｂ）所示


本文編號(hào)：3436049