Разработка методики и моделирование отдельных характеристик мишени магнитно-инерциального синтеза при комбинированном воздействии


Просмотр статьи
PDF, 718,8 КБ

Development of methods and modeling of individual characteristics of the target of magnetic inertial synthesis under combined exposure

The work is devoted to the theoretical calculation of the processes of compression and energy release in the target when combined with a system of pulsed jets and intense laser radiation in a magnetic inertial plasma confinement method. The results of the calculation of the combined effect of intense energy flows on a single-layer cylindrical target are presented. All the main gas-dynamic and radiative parameters of the compressed tar-get plasma were found.

magnetized target, mathematical model, plasma dynamics

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.20.4.843


Том 20, выпуск 4, 2019 год



Работа посвящена расчетно-теоретическому исследованию процессов сжатия и энерговыделения в мишени при комбинированном воздействии системой импульсных струй и интенсивным лазерным излучением в магнитно-инерционном способе удержания плазмы. Кратко описан алгоритм численного решения. Представлены результаты расчета комбинированного воздействия интенсивных потоков энергии на однослойную цилиндрическую мишень. Найдены все основные газодинамические и излучательные параметры сжатой плазмы мишени.

высокотемпературная плазма, замагниченная мишень, математическое моделирование, плазмодинамические процессы

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.20.4.843


Том 20, выпуск 4, 2019 год



1. Митчнер М., Кругер Ч. Частично ионизованные газы. М.: Мир. 1976. 496 с.
2. Брагинский С.И. Явления переноса в плазме // Вопросы теории плазмы. Вып. 1. М.: Ато-миздат, 1963. P. 183–272.
3. Афанасьев Ю.В., Гамалий Е.Г., Розанов В.Б. Основные уравнения динамики и кинетики лазерной плазмы // Труды ФИАН АН СССР. 1982. Т. 134. С. 10-31.
4. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. М.: Химия, 1966. 536 с.
5. Четверушкин Б.Н. Математическое моделирование задач динамики излучающего газа. М.: Наука, 1985. 303 c.
6. Кузенов В.В. Компьютерное моделирование процесса сжатия и энерговыделения при ла-зерном воздействии на цилиндрически симметричную мишень // Ядерная физика и инжи-ниринг. 2016. Т. 7, № 4. С. 342–346.
7. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Evaluation of hydrodynamic instabilities in inertial confinement fusion target in a magnetic field // Problems of Atomic Science and Technology. 2013. № 4 (86). P. 103-107.
8. Ryzhkov S.V., Chirkov A.Yu., Ivanov A.A. Analysis of the compression and heating of mag-netized plasma targets for magneto-inertial fusion // Fusion Science and Technology. 2013. V. 63. № 1T. P. 135-138.
9. Костюков И.Ю., Рыжков С.В. Магнитно-инерциальный термоядерный синтез с лазерным обжатием замагниченной сферической мишени // Прикладная физика. 2011. № 1. С. 65–72.
10. Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные методы решения задач газовой динамики. М.: Едиториал УРСС, 2009. 424 с.
11. Кузенов В.В., Лебо А.И., Лебо И.Г., Рыжков С.В. Физико-математические модели и ме-тоды расчета воздействия мощных лазерных и плазменных импульсов на конденсиро-ванные и газовые среды (2-е изд.). М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 328 с.
12. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Numerical simulation of the effect of laser radiation on matter in an external magnetic field // Journal of Physics: Conference Series. 2017. V. 830. P. 012124.
13. Кузенов В.В., Рыжков С.В. Численное моделирование процесса лазерного сжатия мише-ни, находящейся во внешнем магнитном поле // Математическое моделирование. 2017. Т. 29. № 9. C. 19-32.
14. Крайко А.Н. Теоретическая газовая динамика (краткий курс). М.: МФТИ, 2007. 300 с.
15. Волосевич П.П., Дегтярев Л.М., Леванов Е.И. и др. Процесс сверхвысокого сжатия ве-щества и инициирования термоядерной реакции мощным импульсом лазерного излуче-ния // Физика плазмы. 1975. Т. 2, № 6. С. 883-897
16. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Calculation of plasma dynamic parameters of the magneto-inertial fusion target with combined exposure // Physics of Plasmas. 2019. V. 26. P. 092704.
17. Surzhikov S.T. Computing system for solving radiative gasdynamic problems of entry and re-entry space vehicles // Proceedings of the 1st International Workshop on Radiation of High Temperature Gases in Atmospheric Entry. 2003, ESA-533. P. 111–118.
18. Кузенов В.В., Рыжков С.В., Шумаев В.В. Определение термодинамических свойств за-магниченной плазмы на основе модели Томаса–Ферми // Прикладная физика. 2014. № 3. С. 22-25.
19. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V., Shumaev V.V. Application of Thomas-Fermi model to evalua-tion of thermodynamic properties of magnetized plasma // Problems of Atomic Science and Technology. 2015. No. 1 (95). P. 97-99.
20. Ковеня В.М., Яненко Н.Н. Метод расщепления в задачах газовой динамики. М.: Наука, 1981. 304 с.
21. Волков К.Н., Емельянов В.Н. Моделирование крупных вихрей в расчетах турбулентных течений. М.: Физматлит, 2008. 364 с.
22. Марчук Г.И., Шайдуров В.В. Повышение точности решения разностных схем. М.: Наука, 1979. 320 с.
23. Довгилович Л.Е., Софронов И.Л. О применении компактных схем для решения волнового уравнения, Москва // Препринт ИПМ АН СССР. 2008. №4. C. 1-26.
24. Barth T.J. On instructed grids and solvers // Computational Fluid Dynamics (Von Karman Insti-tute for Fluid Dynamics). 1990. 1990-04.
25. Савельев А.Д. Составные компактные схемы высокого порядка для моделирования тече-ния вязкого газа. // ЖВМ и МФ. 2007. Т.47, №8. С.1387-1401.
26. Xu Z., Shu C.W. Anti-diffusive high order WENO schemes for Hamilton-Jacobi equations // Method and Application of Analysis. 2005. V. 12. P. 169-190.
27. Xu Z., Shu C.W. Anti-diffusive ux corrections for high order finite difference WENO schemes // Journal of Computational Physics. 2005. V. 205. P. 458-485.
28. Kuzenov V. V., Ryzhkov S. V., Shumaev V. V. Numerical thermodynamic analysis of alloys for plasma electronics and advanced technologies // Problems of Atomic Science and Technol-ogy. 2015. No. 4 (98). P. 53-56.
29. Пинчуков В.И., Шу Ч.В. Численные методы высоких порядков для задач аэрогидродина-мики. Новосибирск: Изд-во Сиб. отд. РАН, 2000.
30. Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М.: Наука, 1979.
31. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. М.: Наука, 1973.
32. Ворожцов Е.В. Применение разложений Лагранжа–Бюрмана для численного интегриро-вания уравнений невязкого газa // Вычислительные методы и программирование. 2011. Т. 12, №3. С. 348–361.
33. Ryzhkov S.V., Kuzenov V.V. Analysis of the ideal gas flow over body of basic geometrical shape // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. V. 132. P. 587-592.
34. Овсянников Л.В. Лекции по основам газовой динамики. М.: Наука, 1981. 368 с.
35. Лебо И.Г., Тишкин В.Ф. Исследование гидродинамической неустойчивости в задачах ла-зерного термоядерного синтеза методами математического моделирования М. Физмат-лит, 2006. 304 с.
36. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных явлений гид-родинамических явлений. М.: Наука, 1966.
37. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Numerical modeling of magnetized plasma compressed by the laser beams and plasma jets // Problems of Atomic Science and Technology. 2013. № 1 (83). P. 12-14.
38. Котов M.A., Рулева Л.Б., Солодовников С., Суржиков С.Т. Проведение экспериментов по обтеканию моделей в гиперзвуковой ударной аэродинамической трубе//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2013. Т. 14, вып. 4. http://chemphys.edu.ru/issues/2013-14-4/articles/428/
39. Глушко Г.С., Иванов И.Э., Крюков И.А. Моделирование турбулентности в сверхзвуко-вых струйных течениях // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2010. Том 9. http://chemphys.edu.ru/issues/2010-9/articles/142/
40. Фрадкин Е. С., Исследование устойчивости произвольного одномерного гидродинамиче-ского течения // Труды Физического института им. П. Н. Лебедева. 1965. Т. 29. С. 250 256.
41. Афанасьев Ю. В., Басов Н. Г., Гамалий Е. Г. и др. Симметрия и устойчивость сжатия ла-зерных термоядерных мишеней // Письма в ЖЭТФ. 1976. Т. 23, № 11. С. 617-620
42. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Approximate method for calculating convective heat flux on the surface of bodies of simple geometric shapes // Journal of Physics: Conference Series. 2017. V. 815. P. 012024.
43. Mazhukin V.I. , Malaphei D.A. et al. Difference schemes on nonuniform grids for equations of mathematical physics with variable coefficients // Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2001. V. 41, Issue 3. P. 379–391.
44. Dimitrienko Yu. I., Koryakov M. N., Zakharov A. A. Computational modeling of conjugated aerodynamic and thermomechanical processes in composite structures of high-speed aircraft // Applied Mathematical Sciences. 2015. V. 9, P. 4873-4880.
45. Dimitrienko Yu. I., Koryakov M. N., Zakharov A. A. Numerical modeling of coupled prob-lems ofexternal aerothermodynamics and internal heat-and-mass transfer in high-speed vehicle composite constructions // Lecture Notes in Computer Science. 2017. V. 10187 LNCS, P. 294-301.
46. Loktionov E. Yu., Protasov Yu. S., Protasov Yu. Yu., Telekh V. D. On the efficiency of laser ablation of photopolymerizing compositions in liquid and solidified states // Optical Spectros-copy. 2015. V. 118. P 300-304.
47. Loktionov E. Yu., Protasov Yu. Yu., Telekh V. D. Combined impact features for laser plasma generation // Journal of Physics: Conference. Series. 2017. V. 830. P. 012061.
48. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V., Frolko P.A. Numerical simulation of the coaxial magneto-plasma accelerator and non-axisymmetric radio frequency discharge // Journal of Physics: Conference Series. 2017. V. 830. P. 012049.