界面连续分布下Kelvin-Helmholtz不稳定性弱非线性理论研究

激光与物质相互作用研究的主要动机之一是为了了解与惯性核聚变有关的基础物理问题。研究表明，控制流体不稳定性增长成为了直接驱动点火的关键问题。本课题的研究目标是发展适用于KH不稳定性的弱非线性理论，了解密度和速度过渡层对谐波的产生以及非线性阈值的影响。最终为激光核聚变中的靶设计提供理论支持。本课题主要内容是研究连续界面分布下的KH不稳定性在弱非线性阶段的行为。主要分为以下四个方面：(1)从流体力学方程出发得到连续界面下的各阶控制方程；(2)利用线性化阶方程得到包含增长率的本征方程；(3) 利用二阶方程得到连续界面下的二次谐波产生系数；(4) 利用三阶方程得到连续界面下的三次谐波产生系数以及三阶反馈系数。研究方法主要采用理论推导和数值模拟相结合的方法。最终发展一套适用于连续界面下的KH不稳定性的弱非线性理论。

激光与物质相互作用研究的主要动机之一是为了了解与惯性核聚变有关的基础物理问题。研究表明，控制流体不稳定性增长成为直接驱动点火的关键问题。本课题首先发展了适用于Kelvin-Helmholtz不稳定性的弱非线性理论，并利用数值方法研究了烧蚀以及密度和速度过渡层对流体不稳定性的产生以及类尖钉射流的非线性演化的影响；其次，利用建立的非平衡Lattice Boltzmann方法研究了密度和速度过渡层对流体KH不稳定性的影响；随后，研究了磁场对连续密度分布、均匀等离子体中Rayleigh-Taylor (RT)和KH流体不稳定性的影响；接着研究了非理想流体中RT和Richtmyer-Meshkov不稳定性中气泡的速度问题；最后，在完成课题目标的情况下，建立了电致薄膜的流体模型，系统地研究了液体薄膜的电致流体性质。在本项目的支持下，已发表学术论文23篇，一名博士获得2013年度全国百篇优秀博士论文奖。达到了原定研究目标。