沖擊波在鋁靶中傳播的數(shù)值模擬研究

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1、第H-卷第G期"--!年G月物理學(xué)報#;6$H-，(;$G，+U496，"--!!---F,"S-／"--!／H-（-G）／-/G!F-/+)A+5*T&E)+&E(E)+""--!)B9<$5BD2$&;@$!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!沖擊波在鋁靶中傳播的數(shù)值模擬研究王薇!）"）張杰!）#$%$&’(’)*+!）,）!（）中國科學(xué)院物理研究所光物理開放實驗室，北京!---.-）"（）首都師范大學(xué)物理系，北京!---,/）,（）012

2、3456127189:929;<，)3<=43>;4+?:1<@3?A3@B<;6;CD，E

3、播速度分別為!I$H"，!.$HI!7／<2，沖擊波的峰值壓力分別為-$,.I和-$H,/A51，這些模擬結(jié)果與實驗結(jié)果是一致的$關(guān)鍵詞：沖擊波，輻射流體力學(xué)，激光等離子體!"##：H"H-L，H""H值壓力，其結(jié)果與實驗結(jié)果一致$!引言"利用激光產(chǎn)生的沖擊波研究物質(zhì)高對高壓狀態(tài)下物質(zhì)狀態(tài)方程（’M&）的研究是天壓狀態(tài)方程體物理、材料科學(xué)和慣性約束核聚變等許多研究領(lǐng)域的重要課題$激光與等離子體相互作用可以產(chǎn)生一當(dāng)激光驅(qū)動的沖擊波在靶內(nèi)傳播時，根據(jù)質(zhì)量個很強的向冷區(qū)傳輸?shù)臎_擊波，該沖擊波的壓力可達守恒定律、動量守恒定律和能量守恒定律

4、可以得到到大于!A51的量級，遠遠超過了通常實驗室條件下沖擊波的波前和波后狀態(tài)參量的P1

5、$.!J!-!G，!$IHJ!-!GK／@7"的#，，"分別為沖擊波波后和波前的壓力、粒子速-!--高斯型脈沖激光驅(qū)動的沖擊波，在厚度為"-—度、密度和內(nèi)能’通常波前的物質(zhì)狀態(tài)為常溫、常密H-!7的+6靶中的傳播進行了詳細的數(shù)值模擬研度靜止?fàn)顟B(tài)，上述方程組中僅含H個變量，只要通過究$上述激光參量是上海激光等離子體研究所實驗確定其中兩個量便可以推知其余三個量’（&E05）顧援等［"］利用激光驅(qū)動的沖擊波在平面+6一般實驗中測試的是沖擊波的速度!和粒子靶中傳播的實驗中所采用的參量，以便可以將我們的速度#’采用的方法有兩種：一種是直接測

6、量樣品數(shù)值模擬的結(jié)果與實驗結(jié)果進行直接比較$中的!和#；一種是采用間接測量的方法即采用阻本文在數(shù)值模擬研究中系統(tǒng)分析了歐拉坐標(biāo)系抗匹配方法來測量’阻抗匹配方法是將已知’M&的中空間單元層的劃分（即單元層厚度大小的選擇）對材料作為襯底和標(biāo)準樣品，待測材料作為另一個樣模擬結(jié)果的影響，同時分別計算了各種激光吸收系品，由于在襯底和樣品的交界面處的壓力和粒子速數(shù)下的沖擊波的速度和壓力，并將結(jié)果與&E05的度連續(xù)的，只要測出兩個樣品沖擊波的速度，則其他實驗結(jié)果進行了比較，給出了與實驗結(jié)果相符合的的狀態(tài)參量便可以由標(biāo)準樣品的’M&來確定’圖!吸

7、收系數(shù)$數(shù)值模擬計算了沖擊波的傳播速度和峰為靶的阻抗匹配設(shè)計圖’靶是由襯底+和樣品)85/物理學(xué)報3-卷和!組成，其中"為標(biāo)準樣品，!為待測樣品!當(dāng)激高溫而開始由靶面向真空膨脹（與激光光束方向相光驅(qū)動沖擊波到達襯底和樣品的后表面時會先后發(fā)反）!燒蝕過程可以產(chǎn)生一個等量的反向驅(qū)動的沖擊光，利用可見光條紋照相機記錄它們的發(fā)光時刻便波向靶面內(nèi)傳播，激光束不斷地將其能量傳輸給等可以得到?jīng)_擊波在#和!樣品中的傳播時間!如果離子體并且燒蝕越來越多的靶物質(zhì)，從而驅(qū)動越來在實驗前已經(jīng)測得樣品的厚度，便可以求出沖擊波越強的沖擊波向靶的冷區(qū)方向傳播!

8、此時的燒蝕面在樣品中的平均速度!相當(dāng)于向前推動的活塞，燒蝕壓是驅(qū)動沖擊波的壓力源!對于高斯型脈沖激光，當(dāng)激光聚焦在固體靶面上時，隨著激光輻射強度的增強，燒蝕壓會逐漸增加，當(dāng)激光光強達到最大值時燒蝕面達到其最大峰值壓力；之后隨激光光強的減弱，燒蝕壓也