Численное моделирование воздействия интенсивных пучков тяжелых ионов на конденсированные среды

• Автор: Григорьев, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Численные методы решения многомерных задач нестационарной динамики твердого деформируемого изотропного тела
1.1 Лагранжевы методы
1.1.1 Лагранжевы методы с перестроением сетки
1.2 Конечно-разностные методы с перестройкой связей между
лагранжевыми узлами
1.3 Методы «частиц в ячейках»
1.4 Методы, основанные на эйлеровов подходе
1.5 Технология адаптивного изменения сетки
1.6 Параллельные вычисления на многопроцессорных ЭВМ
2 Метод конечно-размерных частиц в ячейках для решения задач нестационарной динамики вещества при воздействии интенсивных пучков тяжелых ионов
2.1 Общая схема процедуры расчета
2.2 Предварительный этап расчета
2.3 Основной этап расчета
2.4 Этап дробления и объединения частиц

2.5 Контактные и свободные границы тела
2.6 Граничные условия
2.6.1 Граничные условия на внешних границах расчетной
области

2.6.2 Граничные условия на внутренних свободных или контактных границах
2.7 Аппроксимация и устойчивость метода
3 Численное моделирование воздействия интенсивных пучков тяжелых ионов на конденсированные среды
3.1 Взаимодействие интенсивных пучков тяжелых ионов в веществом
3.2 Расчет энерговклада
3.2.1 Учет энерговклада в смешанных ячейках
3.2.2 Генерация траекторий пучка
3.3 Моделирование с учетом релаксационных свойств веществ мишеней
3.3.1 Нагрев унругопластической мишени
3.3.2 Упругий режим соударения свинца с окном мишени
3.4 Энерговклад в расчетах с цилиндрической симметрией
3.4.1 Моделирование торможения сфокусированного пучка
ионов аргона на свинцовых пластинах
4 Численное моделирование динамического сжатия водорода
4.1 Тестовый расчет сжатия водорода до высоких плотностей

4.1.1 Постановка задачи
4.1.2 Сравнение результатов моделирования и эксперимента
4.2 Сжатие дейтерия с использованием пучков тяжелых ионов
4.2.1 Постановка задачи
4.2.2 Результаты численного моделирования
Заключение
Литература

Напряжения и компоненты скоростей, определенные в узлах лагранжсвой сетки, интерполируются в узлы эйлеровой сетки, на которой впоследствии происходит вычисление необходимых пространственных производных. По известным параметрам течения в узлах лагранжевой сетки и вычисленным пространственным производным решается конечно-разностный аналог исходной системы уравнений неразрывности, сохранения количества движения и энергии, в результате чего определяются параметры частиц на новом временном слое. Окончательный расчет представляет собой многократное повторение шагов по времени.
Подобно всем методам, в основе которых заложена идеология частиц, интегрирование системы уравнений законов сохранения на каждом временном слое производится поэтапно:
• Эйлеров этап. Не учитываются эффекты конвективного переноса частиц через границы ячеек и производится расчет ускорения среды за счет градиента напряжений;
• Лагранжев этап. Рассчитываются конвективные потоки сохраняемых величин через границы ячеек;
• Заключительный этап. Производится окончательное вычисление всех термодинамических параметров потока на новом временном слое.
2.1. Общая схема процедуры расчета
В соответствии с начальными условиями в расчетном поле размещаются тела, которые в дальнейшем разбиваются на отдельные частицы.