激光间接驱动聚变内爆流体不稳定性研究

激光间接驱动惯性约束聚变(ICF)内爆过程多层靶球各个界面发生的流体力学不稳定性是影响聚变点火成功的关键因素.为深入了解内爆过程这样不稳定性的发生、发展和它对聚变点火的影响,研制成了研究内爆多介质辐射流体力学过程的高精度二维(局部三维)大型LARED-S程序,并在长期研究实践中不断发展和改善.该程序模拟结果与不稳定性线性和弱非线性解析结果,以及非线性激波管实验结果都很好符合.应用这一程序,进行了大量数值模拟研究,结合理论模型分析,获得了大量流体力学不稳定性发展和演化的重要结果和物理规律认识.获得了具有不同密度、速度、磁场分布的Rayleigh-Taylor(RT)和Kelvin-Helmholtz(KH)不稳定性的线性增长率,以及它们在不可压缩条件下的弱非线性发展的解析解,表明了两者在不同Froude数、密度过渡层厚度、速度剪切层下的竞争关系;通过数值模拟,发现弱预热条件下烧蚀RT不稳定性二次谐波非线性发展导致不稳定增长尖钉(Spike)断裂的重要过程;数值模拟进一步揭露了强预热条件下,烧蚀RT不稳定性非线性发展导致不稳定增长尖钉出现射流状结构,气泡发生加速;还发现强烈的电子热传导使初始单模扰动的KH不稳定性大大削弱,然而却可能使两模扰动非线性发展增大混合尺度.在神光II激光装置上开展了一系列烧蚀RT不稳定性实验.平面靶烧蚀加速飞行轨迹实验结果与LARED-S模拟结果的比较表明腔壁辐射源能流明显小于激光注入孔的辐射能流,且辐射源的非平衡Planckian谱对靶的飞行轨迹和扰动增长有重要影响.实验分别观测到初始小扰动幅度烧蚀RT明显的增长和初始大扰动幅度尖钉变窄和气泡变宽的清晰物理图像.通过提高空间分辨率,实验获得了二次和三次谐波的增长数据.模拟结果与实验结果相符合.神光II激光装置上开展的流体不稳定性实验考核了LARED-S程序的一维和二维计算.在上述理论和实验认识基础上,进行了ICF聚变点火靶物理研究.主要研究靶丸内外表面单球谐模扰动、辐射不对称性、内爆热斑界面不稳定性、黑腔辐射M带以及氘氚(DT)主燃料低阶模面密度不均匀性等物理过程对ICF内爆流体不稳定性的影响.对于ICF间接驱动初始烧蚀层外表面和DT冰内表面的单模粗糙度扰动和辐射驱动不对称性扰动,获得了不稳定性增长规律,提高了热斑界面扰动增长对点火影响和黑腔M带X射线能谱对内爆稳定性影响的物理认识.模拟研究表明DT主燃料面密度不均匀严重影响内爆动能转换为燃料内能的效率和内爆惯性约束时间.研究结果不仅对研究ICF内爆点火有重要参考价值,而且对发生在天体和自然界中流体不稳定性的物理本质理解会有帮助.     

脉冲激光沉积KTN薄膜动力学过程模拟

根据流体力学理论,对脉冲激光沉积ＫＴＮ薄膜的动力学过程地模拟,讨论了激光沉积的ＫＴＮ薄膜厚度分布随基片位置的变化规律,结果表明,等离子体在膨胀过程中会形成垂直靶表面的等离子体羽辉,当激光束的位置和方向不变时,ＫＴＮ薄膜的厚度分布不均匀,呈现类高斯分布形状,薄膜的最大厚度与基片和靶材的距离成负二次方关系。     

用激光衍射法测量细丝直径简

文中对激光衍射测径法测量细丝直径提出了具体的实现方案,并与普通物理实验中的其他测量细丝直径方法一螺旋测微器法进行结果比对：用激光衍射法测量细丝的直径精度更高,前者为0.000 1 mm,后者为0.001 mm;在单缝衍射实验中,用衍射法测量细丝直径比测量狭缝的宽度对彰显“衍射法测量微小量”更直观.     

Nuclear Photon Science with Inverse-Compton Photon Beam

Recent developments of the synchroton radiation facilities and intense lasers are now guiding us to a new research frontier with probes of a high energy GeV photon beam and an intense and short pulse MeV γ-ray beam.We discuss new directions of the science developments with photo-nuclear reactions with the inverse Compton γ-rays for studying hadron structure, nuclear structure, astrophysics, materials science, as well as for nuclear technologies.     

细小煤粉绕流球形颗粒的数值模拟

为了深入研究气固两相流中颗粒间的相互作用情况,应用颗粒轨道模型和单元内颗粒源方法,对不同直径的细小煤粉颗粒绕流单个球形大颗粒后的运动特征进行了数值预测和模拟,研究了宽筛分条件下大颗粒的尾涡作用对小颗粒运动轨迹的影响。同时将计算结果与激光全息的实验结果进行了对照,二者符合得较好。结果表明,只有当细颗粒的尺寸小到一定程度时,大颗粒的尾涡才对其运动轨迹有显著影响。这些结果对深入研究高浓度、宽筛分条件下循环流化床锅炉内颗粒场的分布和流体动力特性有重要意义。     

激光-等离子弧复合焊熔池的流动特性

为了研究激光-等离子弧复合焊接熔池的流动特性,该文建立了焊接过程中液相区、糊状区和固相区的三维模型,采用体热源来模拟小孔效应,并利用有限控制容积法计算了复合焊接熔池的流场和温度场,重点研究了表面张力和电磁力的作用。数值分析结果表明:表面张力流是决定复合焊熔池流动的主要原因,是影响焊接成形的主要因素;与表面张力流相比,电磁力流的强度较低,但可增加熔深和下表面熔宽。针对1420铝锂合金的复合焊工艺试验表明计算结果与试验相符合。     

SrCl2-H3B03-H2O体系中H3BO3介稳区性质的研究

利用激光法对SrCl₂-H₃B0₃-H₂O体系中硼酸结晶介稳区性质进行研究,得出了介稳区宽度、成核级数和溶解度性质,同时给出了该体系中硼酸的成核速率和溶解度方程,对介稳区规律给出了较为合理的理论解释。本文通过对SrCl₂-H₃B0₃-H₂O体系中H₃B0₃的介稳区性质的研究认为：该混合体系中的SrCl₂的存在会导致一个最宽介稳区产生,有利于实际生产的控制;成核级数的计算证明少量SrCl₂ 的存在不会干扰生产控制,不需要刻意去除;混合体系中SrCl₂的加入会降低硼酸的溶解度,且随着SrCl₂的浓度增加,硼酸溶解度降低的幅度增大。     

海洋激光荧光雷达海面油膜种类鉴别研究

海洋激光雷达在探测海面油荧光方面的应用，受到广泛重视。海洋激光荧光雷达是以物质荧光谱理论为基础，将荧光技术应用于海面油膜检测领域。本文介绍了激光荧光原理，青岛海洋大学海洋激光雷达的基本结构和工作过程，以及该套系统进行海面油膜种类鉴别的使用方法和适用范围。通过实验证明，该套系统性能可靠，测量值稳定，能够进行一定程度上的油荧光测量。提出采用荧光强度435／380，435／500，435／550，3个比值作为油样荧光特性的描述值进行油种鉴别。相对其他的鉴别方法，三比值法无须配置溶液，适于现场测量。根据系统响应情况提取的特征值不但更有针对性，而且由于特性值数量多，对荧光谱分布曲线的描述更加准确。     

激光焊接工艺参数对锆4合金焊缝成形的影响

本文研究了激光焊接工艺参数对 Ｚｒ － ４ 合金焊缝成形的影响。结果表明：当激光功率一定时,焊缝计算厚度与宽度随着焊接速度的增加而减小,当焊接速度一定时,焊缝计算厚度与宽度随着激光功率的增加而增加;同时入焦量的变化对 Ｚｒ － ４ 合金的熔透也有很大的影响。对于一定厚度的材料,在透镜焦距确定后有一个合适的入焦量范围,并存在一个最佳入焦量,可得到最大的焊缝成形系数。在本试验条件下,入焦量为－２ ．１８ ～２ ．９５ｍ ｍ     

一种测量电光旋光晶体La3Ga5SiO14电光系数γ11的新方法

从理论上对激光处于电场中的旋光晶体传播方程进行了研究,应用琼斯距阵理论分析了入射到晶体表面和透过晶体的光的偏振态,推导出了透过晶体出射的光为线偏振的条件,利用旋光晶体电光系数γ_(11)与施加电场的电压V和晶体角度α的关系,通过实验,测量了La_3 Ga_5 SiO_(14)晶体电光系数γ_(11)为2．2×10~(-12)m/V．