稠密等离子体焦点粒子-流体混合模拟OA

稠密等离子体焦点作为一种高效的高能量密度等离子体装置,在聚变能源、辐射源开发及材料科学等领域具有重要应用潜力.然而,稠密等离子体焦点中复杂的多尺度物理过程及其耦合作用,使得传统单一数值模型难以实现对其全物理过程的高精度模拟.本文建立了粒子-流体的混合模型来研究稠密等离子体焦点的动力学过程.在混合模拟中,采用粒子方法模拟动力学离子,采用流体方法模拟准中性的无质量电子,同时采用麦克斯韦方程和时域有限差分方法求解电磁场.针对混合模拟的时间步推进问题,采用预估-修正方法实现了混合模拟的自洽显式迭代.通过与现有模拟及实验结果的对比,验证了混合模拟程序的准确性.最后基于验证后的混合模型,进行稠密等离子体焦点全物理过程研究,并针对其离子加速机制进行初步探索.研究表明在箍缩阶段磁流体力学不稳定性会导致箍缩等离子体在局部产生极高的电磁场,电磁场加速产生高能离子,最终束靶互作用产生中子.