项目名称: 高温高密度等离子体中全时间相关细致组态原子物理的研究

项目编号: No.11475033

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 蓝可

作者单位: 北京应用物理与计算数学研究所

项目金额: 96万元

中文摘要: 细致组态原子物理中速率方程组的研究与求解在天体物理、能源研究和国防建设中具有重要的理论和实际应用背景。由细致组态原子模型给出的物理图像比较真实细致,但在高温高密度等离子体环境中,离子与能级类型复杂且快、慢原子过程时间尺度差异巨大,使得速率方程组数目庞大、具有强刚性而难以求解。另外,原子模型还往往需要与流体力学方程组和光子方程耦合求解,这就更存在着多时间尺度和强耦合等难题。本项目拟开展高温高密度等离子体环境下非平衡原子物理的研究,在理解和掌握离子、组态的布居与跃迁特性基础上,建立全时间相关细致组态模型,给出合乎物理、实用的速率方程组计算方法,给出细致组态模型与流体力学、光子方程耦合的求解方法;并进一步研究细致组态原子模型对等离子体状态、运动以及辐射场的影响。本项目的研究成果可以为实际工程问题中有关非平衡原子物理的研究提供耦合方程求解方法、程序支撑和物理研究基础,具有创新性和较高的应用价值。

中文关键词: 惯性约束聚变;高能量密度物理;激光烧蚀;能量沉积;数值模拟

英文摘要: The study and solving of the Couple Rate Equations (CRE) in the Detailed Configuration Atomic Physics (DCA) has an important application background in many fields, such as astrophysics, energy research and the construction of national defence. The physical results from DCA is relatively real and accurate, but the numberous and stiff CRE is very difficult to solve because of the large number ionic charge states and the huge different rates between the slow and fast atomic processes in the high temperature and high density plasmas. In addition to that, the atomic physics are usually coupled with hydrodynamics and radiation in the study of the high temperature and high density plasmas, and therefore the CRE is needed to be solved together with the hydrodynamic equations and the radiation equation. However, the multi time scale and the strong coupling between matter and radiation make it even hard to solve the coupled equations of CRE with the radiation hydrodynamic equations. The purpose of this project is to study the non-LTE atmoic physics in high temperature and high density plasmas, give a physical and pratical method which can solve CRE rapidly, and also give an effective solution of the coupled CRE with the radiation hydrodynamic equations. Furthermore, this project will study the influence of DCA on plasma status, movement and radiation. The research of this project hopefully provides equation solutions and physical basis related to atomic model and provides support of algorithm code for the calculation of practical engineering problems, which has creativity and application values.

英文关键词: Inertial confinement fusion;High energy density physics;Laser ablation;Energy deposition;Simulation

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