Моделирование кинетики взаимодействия мощного лазерного излучения с плазмой закритической плотности

• Автор: Кейджян, Меружан Геворкович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 86 с.

Содержание
Введение
1 Численный эксперимент в задачах взаимодействия мощного лазерного излучения с веществом
1.1 Аналитический обзор
1.2 Математическая модель и постановка задачи
1.3 Основы метода частиц в ячейке (Р1С)
2 Моделирование взаимодействия пучка сверхмощного лазерного излучения с бесстолкновительной плазмой закритической плотности
2.1 Особенности взаимодействия сверхмощных лазерных
импульсов с плазмой
2.2 Влияние поляризации на поглощение энергии
2.3 Формирование долгоживущих вихревых структур в
плазме и распространение излучения в область закри-тичности
3 Развитие неустойчивостей и формирование структур
в облучаемой плазме
3.1 Неустойчивость резкой границы излучение-плазма
3.2 Развитие неустойчивостей в разлетающейся лазерной
плазме

4 Моделирование кинетических процессов в лазерной плазме с учетом кулоновских столкновений
4.1 Стохастический подход к описанию кулоновских столкновений в плазме
4.2 Численный алгоритм и решение тестовых задач
4.3 Поглощение лазерного излучения столкновительной плазмой закритической плотности
Заключение

Введение
Данная работа посвящена моделированию кинетических процессов происходящих при взаимодействии мощного лазерного излучения с плазмой закритической плотности и развитию методов исследования динамики столкновительной плазмы.
Актуальность работы. Постоянный интерес к проблемам взаимодействия мощного лазерного излучения с веществом стимулирован как быстрым развитием лазерной техники и расширением практического применения лазеров, так и качественно новыми наблюдаемыми физическими явлениями в лазерной плазме. Процессы поглощения и переноса энергии излучения играют ведущую роль в задачах инерционного управляемого термоядерного синтеза, в технологиях лазерной обработки материалов, а также в исследованиях свойств веществ в экстремальных состояниях. При воздействии сверхмощного лазерного излучения, когда электроны под действием облучения становятся релятивистскими, возникают новые физические механизмы поглощения и процесс существенно отличается от исследовавшихся ранее режимов меньших интенсивностей. Сильная нелинейность исследуемых явлений значительно усложняет теоретический анализ проблемы и обуславливает применение и развитие методов компьютерного эксперимента.
В широком диапазоне параметров облучаемой плазмы и интенсивностей излучения в процессе взаимодействия существенны как

тря на внешнее сходство с неустойчивостью Рэлей-Тейлора, имеет, по всей видимости, иные механизмы возникновения и развития. В то же время, эту неустойчивость нельзя отнести только за счет хорошо известных распадных процессов (при п < псг), так как в наших расчетах она наблюдалась также и в случае резкой границы плазмы (т.е. в области п > псг).
Мы считаем, что данная неустойчивость имеет механизм, во многом аналогичный явлению самофокусировки и связана с нелинейным взаимодействием падающей электромагнитной волны.с квазистати-ческими периодическими по оси у возмущениями плотности плазмы в области концентрации электронов близких к критической.
Для более полного выяснения природы данной неустойчивости рассмотрим далее теоретическую модель, впервые предложенную и разработанную А.В.Ивлевым [85, 95].
В области прозрачности плазмы е > 0, образующейся образующейся на границе плазмы, в результате сильной модуляции плотности происходит развитие параметрической распадной неустойчивости внешней электромагнитной волны. Данная неустойчивость сопровождается возникновением пары волн (шкх) и (окг) произвольного типа, связанных с исходной волной накачки (сао,ко) известными соотношениями, выражающими законы сохранения энергии и импульса: шо = Ш! + сг2, ко= ккг ( к, ш - волновой вектор и частота рассматриваемой волны). В условиях рассматриваемого нами численного эксперимента нас будут интересовать электромагнитные {—волны и плазменные {—волны, возникающие в результате распада. Распады { —» {' + £ и { —> I + в , приводящие к появлению ионнозвуковых волн можно исключить из рассмотрения, так как развитие этих процессов в релятивистской плазме происходит значительно медленнее [63].
Электрическое поле появившихся в результате распада I