Динамика безударного сжатия газа в цилиндрических слоистых мишенях для ИТС

• Автор: Ктиторов, Лев Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 104 с. : ил.

Содержание

Введение
Глава 1. Автомодельное изэнтропическое сжатие идеального газа центрированной волной
Введение
1.1 Уравнения сжатия
1.2 Плоская геометрия
1.3 Автомодельная система уравнений
1.4 Преобразование системы уравнений
1.5 Анализ интегральных кривых уравнений
1.6 Процедура получения решений системы уравнений
1.4.1 Цилиндрическая геометрия
1.4.2 Сферическая геометрия
1.5 Результаты решения 3
Заключение к главе 1
Глава 2. Оптимизация сжатия газа в мишенях инерциального термоядерного синтеза на основе решения задачи об автомодельной волне сжатия
Введение
2.1 Свойства программы НЗТ
2.1.1 Расчет уравнений гидродинамики в программе НЗТ 3
2.1.1.1 Уравнения гидродинамики
2.1.1.2 Начальные и граничные условия 3
2.1.1.3 Метод решения
2.2 Параметры рассматриваемых мишеней
2.2.1 Другие варианты цилиндрических мишеней
2.2.2 Исходные данные для численного счета
2.3 Расчет в приближении тонкой оболочки
2.3.1 Результаты идеализированных расчетов
2.3.2 Оптимизация пространственного распределения энерговложения
2.4 Учет конечной толщины оболочки
2.4.1 Учет конечной толщины оболочки при задании энерговложения
2.4.4 Детальное описание расчетов
2.4.3 Результаты расчетов
2.4.4 Результаты расчетов сжатия других вариантов мишени
2.5 Исследование расчетов на сходимость
2.6 Замечания
Заключение к главе 2
Глава 3. Эволюция возмущений при изэнтропическом сжатии идеального газа тонкой оболочкой
Введение
3.1 Вывод уравнений для возмущений оболочки из уравнений Отта
3.1.1 Уравнения Отта
3.1.2 Вывод уравнений для возмущений оболочки в плоском случае
3.1.3 Вывод уравнений для возмущений оболочки в криволинейных координатах
3.2 Вывод уравнений для возмущений оболочки из законов сохранения
3.2.1 Вывод уравнений для возмущений оболочки в плоском случае
3.2.2 Уравнения для возмущений в сферическом случае
3.2.3 Уравнения для возмущений в цилиндрическом случае
3.3 Уравнения для возмущений, заданных в виде собственных функций оператора Лапласа
3.3.1 Плоские волны в плоской геометрии
3.3.2 Угловые гармоники в цилиндрической геометрии
3.3.3 Плоские волны в цилиндрической геометрии
3.3.4 Сферические гармоники в сферической геометрии
3.4 Рост возмущений оболочки при изэнтропическом сжатии газа
3.4.1 Плоская геометрия
3.4.2 Цилиндрическая геометрия
3.4.3 Сферическая геометрия
3.4.4 Замечание
Заключение к главе 3
Глава 4. Численные расчеты роста возмущений при адиабатическом сжатии газа в цилиндрических мишенях ИТИС
Введение
4.1 Задача о неустойчивости Рэлея-Тейлора на границе жидкости
4.1.1 Нулевая плотность поршня
4.1.2 Ненулевая плотность поршня
4.1.4 Конечная толщина оболочки
4.1.4.1 Цилиндрический случай
4.1.4.2 Сферический случай
4.2 Величина поправок к инкрементам роста возмущений при адиабатическом сжатии на конечную толщину оболочки
4.3 Численные расчеты развития возмущений оболочки
Заключение к главе 4
Заключение. Список основных результатов
Литература

ГЛАВА 2. ОПТИМИЗАЦИЯ СЖАТИЯ ГАЗА В МИШЕНЯХ ИНЕРЦИАЛЬНОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА НА ОСНОВЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОБ АВТОМОДЕЛЬНОЙ ВОЛНЕ СЖАТИЯ
Введение
Предложение использовать процесс адиабатического сжатия ОТ-газа для инерциального термоядерного синтеза было сделано в ранних работах [7], посвященных этой проблеме. Впоследствии для цилиндрических мишеней тяжело-ионного синтеза это предложение было конкретизировано [9,10] в виде схемы двухстадийного (плавное обжатие с последующим быстрым поджигом топлива с торца) процесса получения зажигания в ИТС. При этом предполагалось, что таким образом удастся сформировать волну горения, которая, распространяясь вдоль оси, вызовет выгорание термоядерного горючего. Сжатие ОТ-смеси предполагалось прямым - с использованием энерговложения внутри поршня, который, расширяясь, разгоняет тонкую массивную (с массой, много большей массы ОТ-газа) оболочку, сжимающую газ. Было показано [9],- что для существования детонационной волны необходимо достижение повышенных значений критерия рг: рг=0.5г/см2. Обзор работ на тему сжатия ОТ-смеси в цилиндрических мишенях сделан в [8,9,10], там же приведены необходимые ссылки на предшествовавшие расчеты. Суммирующим результатом этих расчетов явился вывод [9; 10] о том, что в наиболее принципиальном случае, в котором достигается значение рг=0.4-0.5г/см2 и р~100г/см3, необходимы вложения энергии порядка ЮМДж на 1см длины мишени для осуществления сжатия и порядка 0.4 МДж для осуществления поджига.
В настоящей главе поставлена цель оптимизировать энерговложение в цилиндрических мишенях как функцию времени и пространственных координат так, чтобы необходимые значения плотности (р~100г/см3) при сжатии ВТ-газа достигались с минимальной затратой полной вложенной энергии. При этом решение, описывающее изэнтропическую центрированную волну сжатия, аналогичное полученному в работах [33,34], используется непосредственно, а именно: на его основе строятся временные зависимости для задания энерговложения в численных расчетах сжатия ОТ-смеси. Кроме того, выигрыша в энергии удается добиться в результате разумного пространственного распределения энерговложения. Как показано ниже, вместе это позволяет снизить энергетические затраты на стадии сжатия по сравнению с приведенными выше значениями в несколько раз.