激光燒蝕瑞利-泰勒不穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文采用流動穩(wěn)定性的線性和弱非線性理論，對預(yù)熱條件下激光燒蝕面上的瑞利-泰勒不穩(wěn)定性問題進行了研究。在進行穩(wěn)定性分析時，基本流選用數(shù)值求解的定?；玖?，且將燒蝕面附近流場看作是連續(xù)的，從而充分包含了預(yù)熱條件下燒蝕面變寬的因素。本文重點考察了激光燒蝕瑞利.泰勒不穩(wěn)定性擾動分布的特征和幅值的演化規(guī)律。 首先利用空間二階精度的直接數(shù)值模擬對激光驅(qū)動下CH靶的運動進行了分析，CH靶的厚度為200μm，激光功率強度線性增長4 ns后達到峰

2、值強度1014W/c㎡，然后維持不變，得到了在一段時間內(nèi)CH靶做勻加速運動的平衡解。根據(jù)平衡解的燒蝕參數(shù)，本文給出了在燒蝕面的加速運動坐標系下的定常解，并與直接數(shù)值模擬的結(jié)果進行了比較。用該定常解做基本流，利用流動穩(wěn)定性的線性理論和弱非線性理論對燒蝕瑞利.泰勒不穩(wěn)定性進行了研究，并通過空間精度為四階的直接數(shù)值模擬對穩(wěn)定性理論的結(jié)果進行了驗證，得出以下結(jié)論： 1.激光燒蝕面附近流場勻加速運動階段的平衡解可以用燒蝕面勻加速運動坐標系

3、下、具有相同燒蝕參數(shù)的定常解描述。 2.利用流動穩(wěn)定性的線性理論研究了燒蝕瑞利-泰勒不穩(wěn)定性的線性增長規(guī)律。給出了不穩(wěn)定波各擾動量的特征函數(shù)，分析了特征函數(shù)的特點。理論分析給出的增長率曲線與修正的Lindl公式給出的結(jié)果基本符合，與直接數(shù)值模擬的結(jié)果幾乎完全相同。 3.在弱非線性理論中，對具有較大增長率的擾動，提出了新的確定Landau系數(shù)方法，即基模產(chǎn)生項的形狀函數(shù)應(yīng)該與相應(yīng)的伴隨特征值問題的特征函數(shù)雙線性正交，該方法

4、能方便得用于高階展開的情況。 4.利用Stuart弱非線性理論的方法對燒蝕瑞利-泰勒不穩(wěn)定性的弱非線性增長規(guī)律進行了研究。給出了各次諧波的形狀函數(shù)，并分析了形狀函數(shù)的特點。弱非線性理論出了Landau系數(shù)曲線，波數(shù)較大時，Landau系數(shù)為負數(shù)，而當波數(shù)較小時，Landau系數(shù)則為正數(shù)。弱非線性理論分析的結(jié)果還表明：一次諧波的非線性修正中，Landau系數(shù)起的作用較小，基模產(chǎn)生項的非線性修正起主要作用。 5.在弱非線性理