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超热电子产生中光电离机制的PIC/MCC模拟

陆麒如  
【摘要】:快点火是一种新的惯性约束聚变点火方式。对超热电子产生的研究是快点火的重要研究内容,对超热电子的产生进行数值模拟是研究快点火物理的重要手段。 超热电子的产生过程包括了激光与等离子体的互作用过程。长期以来,国内外学者从多方面研究了激光与等离子体的互作用过程,但对于激光与中性物质互作用时等离子体的产生过程研究较少。光电离是激光激发物质电离的过程,了解光电离的电离过程能够更深入的了解激光在等离子体中传输的特性。正确的模拟光电离过程将对以后的实际应用起理论指导作用。 本论文围绕超热电子产生中光电离过程的理论分析和计算机模拟展开工作,主要内容为: 1、对超热电子产生的计算机模拟方法进行了综述、总结和对比。指出了模拟光电离过程的重要意义及PIC/MCC方法在模拟光电离及产生等离子体特性研究中的优势。 2、对LPIC++代码采用的PIC模拟算法进行了推导,其中包括电磁场的求解、运动方程的求解、电荷和电流密度的求解、坐标转化以及单位的无量纲化过程。 3、建立了光电离的物理模型,阐述了光电离的理论分析、数值模拟算法以及PIC/MCC模拟流程图。 4、在光电离的理论分析基础之上进行了数值模拟,采用C++语言在LPIC++代码中添加了光电离物理过程的PIC/MCC模拟程序。 5、通过对光电离物理过程的PIC/MCC模拟,得到了大量数据信息。分析了激光与中性物质互作用时形成等离子体的过程、光电离对激光脉冲的调制过程、激发激光尾流场及激光尾流场放大的过程。


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