Динамические явления в приповерхностных слоях металлической мишени, облучаемой сильноточным электронным пучком

• Автор: Талала, Ксения Анатольевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 200 с. : ил.

1 Обзор литературы
1.1 Взаимодействие интенсивных пучков заряженных частиц с веществом
1.1.1 Параметры пучков
1.1.2 Основные процессы, происходящие при облучении интенсивными пучками заряженных частиц
1.1.3 Применение интенсивных пучков заряженных частиц в
технологии
1.1.4 Структурные измерения в металлических мишенях
1.1.5 Кратерообразование
1.1.6 Изменение шероховатости
1.1.7 Поверхностные структуры
1.1.8 Перемешивание приповерхностных слоев
1.2 Неустойчивость Релея-Тейлора и Рихтмайера-Мешкова
1.2.1 Экспериментальное исследование НРТ и НРМ
1.2.2 Теоретическое описание НРТ и НРМ. Линейная стадия
развития неустойчивости
1.2.3 Нелинейная стадия развития неустойчивости
1.3 Конвективная неустойчивость
4.3.1 Теория Релея
1.3:2 Термокапиллярный эффект
1.3.3 Термоэлектрический эффект

1.3.4 Основные типы структур конвективных течений
1.3.5 Теоретические подходы к описанию конвекции
1.3.6 Экспериментальное исследование
1.3.7 Численное моделирование
1.4 Выводы к главе
2 Методы моделирования течения среды при воздействии интенсивными пучками заряженных частиц
2.1 Линейный анализ с учетом неоднородного распределения плотности:
2.2 Динамика поверхности раздела двух сред в двумерной декартовой геометрии
2.2.1 Динамика свободной поверхности в двумерной декартовой геометрии
2.2.2 Локальное преобразование координат
2.2.3 Система двух жидкостей
2.2.4 Законы сохранения
2.2.5 Численное решение системы уравнений
2.3 Динамика поверхности раздела двух сред в трехмерной декартовой геометрии
2.3.1 Динамика свободной поверхности в трехмерной декартовой геометрии
2.3.2 Параметрическое задание поверхности
2.3.3 Локальное преобразование координат
2.3.4 Вычисление производных по направлению
2.3.5 Система двух жидкостей
2.3.6 Численное решение системы уравнений
2.4 Моделирование конвективной неустойчивости
2.4.1 Система уравнений
2.4.2 Численное решение системы уравнений :

2.5 Расчет термодинамических параметров облучаемой среды
2.6 Тестовые расчеты
2.6.1 Моделирование НРТ и НРМ
2.6.2 Моделирование конвективной неустойчивости
2.7 Выводы к главе
3 Динамические явления при облучении
3.1 Образование кратеров на поверхности металлической мишени
при электронном облучении
3.1.1 Докритический и закритический режимы облучения
3.1.2 Образование кратеров
3.1.3 Зависимость характеристик кратеров от геометрии начального возмущения
3.1.4 Зависимость характеристик кратеров от режимов облучения
3.2 Перемешивание приповерхностных слоев металлической мишени при электронном облучении
3.2.1 Неустойчивость тейлоровского тина в системе иленка-нодлржка
3.2.2 Конвективное течение
3.3 Выводы к главе
Заключение
Приложение А. Расчет Фурье-комлонент
Список публикаций автора
Литература

в ряд но полиномам Чебышева, в горизонтальном направлении в ряд Фурье. Для численного интегрирования по времени использована схема Адамса-Башфорта третьего порядка. Для расчета величин с оператором Лапласа-схсма Кранка-Николсоиа. Для учета несжимаемости применялась схема Уэр-на с тау-корреляцией.
Вторая схема построена на основе спектрального метода конечных элементов;, который сочетает в себе достоинства спектрального метода и гибкость метода конечных элементов.
Для исследования сильно нелинейных стадий и взаимодействия вихревых структур в работе [68] использовалась двухскоростная двухтемпературная модель. Метод расщепления потоков был использован для пространственной аппроксимации. Расчеты проведены для двумерной геометрии. Полученные результаты согласуются с экспериментами С.Г.Зайцева [37| и расчетами других авторов |45], рассматривающих диффузную границу. Возникновение вихревой структуры приводит к интенсивному росту слоя перемешивания в поперечном направлении и к замедлению его роста и продольном направлении. С уменьшением длины волны при фиксированной амплитуде происходит более раннее формирование вихревых структур и более интенсивное расширение струи в поперечном направлении. С увеличением числа Атвуда увеличивается скорость роста возмущений и ширины слоя перемешивания. Диффузионный слой приводит к уменьшению скорости роста возмущений.
Для анализа и обработки результатов прямого численного моделирования используются новейшие разработки в области численных методов [69]: вейвлет-аиализ и исйросетсвая обработка.
Другие методы. Достаточно универсальным и экономичным является вихревой метод расчета нелинейной динамики неустойчивости [70, 71]. Рассматриваются бесконечные слои жидкости. На поверхности раздела сред нормальная компонента скорости непрерывна, а тангенциальная терпит разрыв. В классической теории потенциал течения может быть выражен в виде поверх-