[發明專利]復雜腔型中聚變靶丸的模擬方法、品質預測方法和系統

有效

• 申請號: 202110909180.5
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113609689B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 景龍飛;江少恩;況龍鈺;張璐;宋天明;黎航;林雉偉;鄭建華;李麗靈
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 資凱亮;陸應健

1.一種復雜腔型中聚變靶丸的模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)：三維視角因子程序IRAD3D模擬黑腔內輻射場時空分布，進而得到靶丸表面入射能流分布，形成交錯分布的初始同心球半徑相同的球殼網格；

步驟(2)：基于切向電子熱傳導過程，對各球殼網格進行重新劃分，得到一組新的同心球半徑相同的球殼網格坐標；

步驟(3)：將物理量重新映射，具體包括以下步驟：

(3-1)：將原網格中原物理量電子溫度T_e和物質比內能ε映射到新網格中；

(3-2)：求解切向電子熱傳導方程，得到新網格中各修正的電子溫度，根據狀態方程EOS得到各修正后的物質比內能ε₁′和ε₂′；

修正的電子溫度為：

或者為：

其中：代表t時刻電子溫度分布，即修正前電子溫度，為已知項；代表計算步長Δt后修正的電子溫度，為未知量；代表擴散系數，中心點網格坐標為ρ代表網格中物質密度；ε代表物質比內能；下標c代表中心網格物理量；r_i+1、r_i代表網格徑向方向中心距，θ_c代表網格中心緯度，代表經度方向角度劃分間隔，dθ代表緯度方向角度劃分間隔；k_e代表電子熱傳導系數；下標n代表與中心網格c有共面的網格，即n＝N、S、W、E；代表中心網格電子熱傳導系數與相鄰網格電子熱傳導系數的平均值，即用以表征網格交界面處電子熱傳導系數；

A_n代表網格交界面面積；r_c＝(r_i+1+r_i)/2，dr＝r_i+1-r_i；

(3-3)：將新網格中修正后的各物質比內能按公式(0)計算得到原網格中的物質比內能ε′；

再根據狀態方程EOS得到原網格修正后的電子溫度T_e′，以此作為下一步輻射流體程序Multi1D計算的初始條件，利用輻射流體程序Multi1D模擬徑向流體動力學過程。

2.根據權利要求1所述的復雜腔型中聚變靶丸的模擬方法，其特征在于，所述步驟(2)中，網格重新劃分時，區分物質邊界，以使各同心球半徑相同的球殼網格中僅含單一物質。

3.根據權利要求1所述的復雜腔型中聚變靶丸的模擬方法，其特征在于，所述步驟(2)使用能量守恒格式的差分方法求解切向電子熱傳導方程；

某網格中能量守恒方程為：

其中，ρ為網格中物質密度，ε為物質比內能，為熱流。

4.根據權利要求3所述的復雜腔型中聚變靶丸的模擬方法，其特征在于，激光間接驅動慣性約束聚變內爆過程中，將等離子體狀態近似成按多方氣體處理，使比內能正比于電子溫度T_e，在單位計算步長內，忽略密度和體積變化，使

基于內爆壓縮過程中，大部分能量輸運由電子熱流攜帶，根據Spitzer公式，在準平衡限制時，熱流正比于電子溫度梯度，即

其中，k_e為電子熱傳導系數；

在僅考慮切向電子熱傳導過程時，方程(1)變為

公式(3)的差分格式為：

所述l_n包括兩種求解方法：

公式(4)在迭代方法時，為：

在求解線性方程組時，

5.一種激光間接驅動慣性約束聚變靶丸的品質預測方法，其特征在于，根據權利要求1-4任意一項所述復雜腔型中聚變靶丸的模擬方法的靶丸內爆近三維模擬結果，由輻射流體程序Multi1D輸出靶丸內部物質狀態分布，數據處理后對內爆品質進行評估和預測。