论文摘要
高速紧凑等离子体环（CT）加速技术研究对碰撞聚变、新型定向能武器、软X射线源、高功率微波源的探索具有重要意义。论文分别选择惰性气体氙（Xe）和氩（Ar）作为等离子体环工质,利用整体加速模型和辐射流体力学（RHD）模型分别对CT在同轴枪内的加速过程进行了数值模拟研究,并将两种模型的模拟结果进行了比较,所得模拟结果可为CT加速装置的理论设计提供依据和设计参数。为了求解辐射流体力学方程组需要,论文首先采用平均离子模型计算了Ar、Xe等离子体的平均电离度和辐射不透明度,并将[10-8,0.1]（g/cm3）密度范围、[0.01,100]（106K）温度范围内的计算结果进行拟合,得到了平均电离度和辐射不透明度随温度和密度连续变化的拟合公式。在整体加速模型中,视CT为同轴枪内自由滑动的良导体,根据电磁炮原理,建立了CT加速的动力学方程。通过采用Runge-Kutta方法数值求解,得到了质量分别为1mg、10mg、100mg的CT位置、速度、动能、加速电流等参数随时间的演化规律。研究了加速器内外半径、电容器电容、充电电压、CT工质与质量、初始条件对加速过程的影响。并为辐射流体力学模型的计算提供了最优初始条件。在辐射流体力学加速模型中,视CT为磁流体,建立了CT加速电路的电流回路方程和辐射流体力学方程组。采用Runge-Kutta方法数值求解电流回路方程,采用Lagrange坐标下隐式迭代法和分裂格式求解RHD方程组,以质量为10mg的Ar和Xe等离子体为工质,得到了CT加速过程中加速器电流、CT的电阻、温度、速度、动能、位置等参数随时间演化的详细信息,以及速度、温度在CT内部的分布情况。对加速过程中CT内部所具有的不均匀性进行了仔细诊断。
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标签：加速论文; 整体模型论文; 辐射流体力学模型论文; 平均电离度论文; 辐射不透明度论文;