ICF中电子/离子输运的PIC-FLUID混合模拟方法研究

基本信息
批准号:11275269
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:徐涵
学科分类:
依托单位:中国人民解放军国防科技大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:徐涵,迟利华,蒋杰,唐宏伟,杨晓虎,邹德滨,杨博
关键词:
粒子模拟电子离子输运混合模拟
结项摘要

Simulation of the energetic electron and ion transport processes in cold dense background plasmas are crucial to ICF study and can make important contributions to laser light and target designment. This simulation tool is not available now. This project proposes a PIC-FLUID simulation hybrid method, in which the weakly collisional energetic electron and ion are treated as particles solved by PIC method, while the strong collisional cold dense background plasmas are treated as dual hydrodynamics plus an extra Coulomb collision model solved by CFD method. The partile and fluid are coulped by Maxwell's equation. The electromagnetic field is computed implictly to allow a biger space intervals, a larger time steps, and also an better numeric instability. The project study the numeric algorthms of above equations and develop the cooresponding program. The energetic electron and ion transport processes in cold intense plasma are carried using this code for program testsing.

高能电子/离子在低温高密度的靶心区的输运过程模拟,对ICF中激光和聚变靶等的参数设计具有重要意义,但国内目前仍然缺乏有效的数值模拟方法和程序。本项目拟采用PIC-FLUID混合模拟的方法,弱碰撞的高能的电子/离子用PIC方法描述,强碰撞的背景高密度冷等离子体采用Eular双流体碰撞模型描述,两者通过Maxwell方程组耦合。为了增大时间步长和降低数值噪声,这一耦合方程系统拟采用直接隐式方法求解。本项目拟设计隐式PIC-FLUID混合算法,发展相应计算程序,并对高能电子或离子在低温高密度靶区的输运过程进行初步的计算机模拟。

项目摘要

高能电子在低温高密度的靶心区的输运过程模拟,对ICF中激光和聚变靶等的参数设计具有重要意义,本项目将高能电子用PIC动力学方法描述,背景高密度冷等离子体采用Eular双流体碰撞模型描述,两者通过Maxwell方程组耦合。设计了适合与研究高能电子在靶心区域的输运过程的PIC-Fluid混合模拟方法,编写了代码,完成了程序正确性测试。并对高能电子与等离子体相互作用过程中,高能电子的产生、高能电子的输运行为进行了模拟研究,得到了一些有意思的结果。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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