【摘要】：流體力學(xué)不穩(wěn)定性研究是高能量密度物理研究的熱門課題,它與許多重要的科學(xué)問題密切相關(guān),不僅在慣性約束聚變研究中有重要應(yīng)用價值,還可用于天體物理中流體力學(xué)不穩(wěn)定性現(xiàn)象的研究。與收縮幾何條件下的實驗研究相比,平面實驗便于研究單一因素對界面不穩(wěn)定性增長的影響,加深對不穩(wěn)定性增長機(jī)制的理解。因此,我們開展了一系列平面流體力學(xué)不穩(wěn)定性增長的實驗研究。本論文工作主要研究了實驗數(shù)據(jù)處理方法、不同因素影響下的燒蝕RT不穩(wěn)定性增長及金屬Al與低原子序數(shù)材料界面的RT和RM不穩(wěn)定性增長。論文主要內(nèi)容如下：1.基于X光面向背光照相的成像過程,發(fā)展了一種改進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方法。分析了常用RT不穩(wěn)定性數(shù)據(jù)處理方法存在的問題,改進(jìn)了現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理方法,并用于處理線性及弱非線性階段的RT不穩(wěn)定性增長測量,使擾動在具有較大光學(xué)厚度時處理后獲得擾動值的相對誤差仍保持在一個較低的水平。利用菲涅爾衍射分析了X光能點、針孔尺寸及放大倍率對針孔點擴(kuò)散函數(shù)的影響。發(fā)現(xiàn)針孔的空間分辨不隨三者中任何一個因素的單調(diào)變化而提高。在保證成像能獲得足夠高信噪比的條件下,可通過模擬獲得針孔成像具有最佳空間分辨時所需的針孔大小、放大倍率和X光能點。2.研究了摻雜比、輻射條件、激光脈沖整形和雙模耦合對燒蝕RT不穩(wěn)定性增長的影響。首先,實驗證實了密度梯度效應(yīng)除了能抑制二次諧波的增長以外,還有效抑制了基模的三階非線性負(fù)反饋效應(yīng),導(dǎo)致了基模線性飽和幅度的提高。基模擾動較大的增長有利于尖釘?shù)漠a(chǎn)生和大尺度結(jié)構(gòu)的混合,說明密度梯度標(biāo)長不是越大越好。在實驗設(shè)計中除了考慮密度梯度對基模和二次諧波線性增長率的抑制影響外,還需考慮密度梯度基模對線性飽和幅度提升的影響。其次,對燒蝕RT不穩(wěn)定性增長而言,并非輻射溫度越高,界面的RT不穩(wěn)定性增長越快。因為輻射溫度在提高界面加速度的同時,也會增大燒蝕速度和密度梯度標(biāo)長。在不同的輻射溫度下,腔內(nèi)金M帶份額也不同,金M帶預(yù)熱雖然會增強(qiáng)內(nèi)界面的RT不穩(wěn)定性增長,破壞預(yù)期的絕熱等熵壓縮,降低內(nèi)爆效率,但同時增大的燒蝕速率和密度梯度標(biāo)長可有效抑制燒蝕RT不穩(wěn)定性增長。在點火靶的設(shè)計中,需要抑制腔內(nèi)金M帶的份額,但同時也需考慮金M帶對界面燒蝕RT不穩(wěn)定性增長的抑制作用。另外,在雙模耦合實驗中,差頻模k1-k2的增長以模耦合增長為主,由于差頻模的線性增長率γ,較低,可忽略其線性增長。合頻模k1+k2由于受k1+k2模附近的局域結(jié)構(gòu)的影響,容易進(jìn)入飽和階段,進(jìn)入飽和階段后它的增長將與基模k1、k2無關(guān)。而基模k1、k2模的增長應(yīng)該與逆竄級效應(yīng)有關(guān)。最后,在整形激光脈沖波形條件下,RT不穩(wěn)定性增長實驗研究發(fā)現(xiàn)“高腳脈沖”的RT不穩(wěn)定性擾動增長明顯低于“低腳脈沖”的情況。分析發(fā)現(xiàn)“高腳脈沖”具有更高的密度梯度標(biāo)長和燒蝕速度。預(yù)脈沖會改變了燒蝕面的密度分布,通過優(yōu)化預(yù)脈沖的強(qiáng)度和波形,可有效增大主脈沖開始后的密度梯度標(biāo)長,同時預(yù)脈沖降低了燒蝕面附近的峰值密度,增大了燒蝕速度。因此,通過優(yōu)化激光脈沖波形來可抑制燒蝕RT不穩(wěn)定性的增長。3.建立了A1和低原子序數(shù)材料界面不穩(wěn)定性增長測量的實驗方法。在重輕介質(zhì)的RM不穩(wěn)定性研究中,評估了金M帶預(yù)熱對RM不穩(wěn)定性增長的影響,模擬顯示金M帶的影響主要體現(xiàn)在沖擊波到達(dá)A1前界面前提升了A1前界面的電子溫度和材料密度,但并不影響A1后界面的RM不穩(wěn)性增長。RT不穩(wěn)定性實驗中觀察到擾動的線性增長過程,RM不穩(wěn)定性實驗觀察到擾動反向增長造成的擾動幅度減小的過程,通過MULTI-1D模擬結(jié)合RT和RM線性擾動增長經(jīng)驗公式獲得的RT擾動增長率和RM的擾動擾動增長速度都基本與實驗結(jié)果吻合,說明可通過數(shù)值模擬結(jié)合線性階段擾動增長經(jīng)驗公式的方法來預(yù)估A1和低Z材料雙介質(zhì)界面的RT及RM不穩(wěn)定性的線性增長過程。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O35

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本文編號：2398915