為在冷凍靶上成功實現慣性約束核聚變點火,需在打靶前將冷凍靶丸內冰層溫度降低1.5 K。針對冷凍靶快速降溫過程溫度場發(fā)生突變導致冰層質量惡化的問題,數值研究了快速降溫過程中冷凍靶溫度場的瞬態(tài)特性,并提出了優(yōu)化降溫方案。數值模擬基于Boussinesq假設,通過UDF編程,獲得了降溫速率的影響規(guī)律,并分析比較了不同延遲時間下延遲降溫的數值結果。結果表明:降溫開始時,最大溫差急劇增大但最終趨于穩(wěn)定;減小降溫速率,可有效改善靶丸表面溫度的均勻性,延長冰層的生存時間,使降溫結束時冰層質量滿足要求;具有特定延遲時間的延遲降溫能改善靶丸外表面溫度的均勻性從而增加冰層的生存時間,且存在最佳延遲時間使冰層的生存時間最長。

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【部分圖文】：

圖7不同降溫速率下靶丸表面參數的比較

由上述可知,在直線降溫過程中,由于自然對流,靶丸北半球的溫度會略高于南半球,若能給予靶丸南半球較少的制冷量,則有希望削弱靶丸表面溫度的不均勻度。于是靠近靶丸南半球的下冷環(huán)在進行直線降溫之前,有一個溫度不變的過程,即有一個延遲時間,如圖8所示,此種降溫方式為延遲降溫。圖8延遲降溫....

圖8延遲降溫冷環(huán)的降溫曲線

圖7不同降溫速率下靶丸表面參數的比較降溫速率為12K/min時,延遲時間(0、0.1、0.2、0.3、0.35、0.4、0.5、0.7s)對冰層生存時間的影響示于圖9。當延遲時間增加時,降溫所需時間略有增加,靶丸外表面不均勻度先減小后增大,冰層的生存時間先增大后減小,當延遲....

圖1冷凍靶模型

1.1物理模型本文采用的冷凍靶構型和尺寸以美國國家點火裝置(NIF)為參考[19],如圖1所示。容納靶丸的黑腔為圓柱形金腔,其直徑為5.44mm,高度為10mm。為減少激光入射期間的等離子體擴散以及消散β-分層期間釋放的熱量,黑腔內填充氦氣[13]。黑腔的底面和頂面為激光入....

圖2網格無關性驗證

tmax=aln(1-CΔx0ΔΤmax)-aln(1-CΔx1ΔΤmax)?????????(5)圖3冰層厚度分布示意圖

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