激光燒蝕瑞利-泰勒不穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文采用流動(dòng)穩(wěn)定性的線性和弱非線性理論，對(duì)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(jìn)行了研究。在進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)，基本流選用數(shù)值求解的定?；玖?，且將燒蝕面附近流場(chǎng)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(diǎn)考察了激光燒蝕瑞利.泰勒不穩(wěn)定性擾動(dòng)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(duì)激光驅(qū)動(dòng)下CH靶的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析，CH靶的厚度為200μm，激光功率強(qiáng)度線性增長(zhǎng)4 ns后達(dá)到峰

2、值強(qiáng)度1014W/c㎡，然后維持不變，得到了在一段時(shí)間內(nèi)CH靶做勻加速運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下的定常解，并與直接數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行了比較。用該定常解做基本流，利用流動(dòng)穩(wěn)定性的線性理論和弱非線性理論對(duì)燒蝕瑞利.泰勒不穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，并通過空間精度為四階的直接數(shù)值模擬對(duì)穩(wěn)定性理論的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，得出以下結(jié)論： 1.激光燒蝕面附近流場(chǎng)勻加速運(yùn)動(dòng)階段的平衡解可以用燒蝕面勻加速運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系

3、下、具有相同燒蝕參數(shù)的定常解描述。 2.利用流動(dòng)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(zhǎng)規(guī)律。給出了不穩(wěn)定波各擾動(dòng)量的特征函數(shù)，分析了特征函數(shù)的特點(diǎn)。理論分析給出的增長(zhǎng)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(duì)具有較大增長(zhǎng)率的擾動(dòng)，提出了新的確定Landau系數(shù)方法，即基模產(chǎn)生項(xiàng)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(duì)燒蝕瑞利-泰勒不穩(wěn)定性的弱非線性增長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)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(diǎn)。弱非線性理論出了Landau系數(shù)曲線，波數(shù)較大時(shí)，Landau系數(shù)為負(fù)數(shù)，而當(dāng)波數(shù)較小時(shí)，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(xiàng)的非線性修正起主要作用。 5.在弱非線性理