冲击波在铝靶中传播的数值模拟研究

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1、第H-卷第G期"--!年G月物理学报#;6$H-，(;$G，+U496，"--!!---F,"S-／"--!／H-（-G）／-/G!F-/+)A+5*T&E)+&E(E)+""--!)B9<$5BD2$&;@$!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!冲击波在铝靶中传播的数值模拟研究王薇!）"）张杰!）#$%$&’(’)*+!）,）!（）中国科学院物理研究所光物理开放实验室，北京!---.-）"（）首都师范大学物理系，北京!---,/）,（）012

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

3、播速度分别为!I$H"，!.$HI!7／<2，冲击波的峰值压力分别为-$,.I和-$H,/A51，这些模拟结果与实验结果是一致的$关键词：冲击波，辐射流体力学，激光等离子体!"##：H"H-L，H""H值压力，其结果与实验结果一致$!引言"利用激光产生的冲击波研究物质高对高压状态下物质状态方程（’M&）的研究是天压状态方程体物理、材料科学和惯性约束核聚变等许多研究领域的重要课题$激光与等离子体相互作用可以产生一当激光驱动的冲击波在靶内传播时，根据质量个很强的向冷区传输的冲击波，该冲击波的压力可达守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律

4、可以得到到大于!A51的量级，远远超过了通常实验室条件下冲击波的波前和波后状态参量的P1

5、$.!J!-!G，!$IHJ!-!GK／@7"的#，，"分别为冲击波波后和波前的压力、粒子速-!--高斯型脉冲激光驱动的冲击波，在厚度为"-—度、密度和内能’通常波前的物质状态为常温、常密H-!7的+6靶中的传播进行了详细的数值模拟研度静止状态，上述方程组中仅含H个变量，只要通过究$上述激光参量是上海激光等离子体研究所实验确定其中两个量便可以推知其余三个量’（&E05）顾援等［"］利用激光驱动的冲击波在平面+6一般实验中测试的是冲击波的速度!和粒子靶中传播的实验中所采用的参量，以便可以将我们的速度#’采用的方法有两种：一种是直接测

6、量样品数值模拟的结果与实验结果进行直接比较$中的!和#；一种是采用间接测量的方法即采用阻本文在数值模拟研究中系统分析了欧拉坐标系抗匹配方法来测量’阻抗匹配方法是将已知’M&的中空间单元层的划分（即单元层厚度大小的选择）对材料作为衬底和标准样品，待测材料作为另一个样模拟结果的影响，同时分别计算了各种激光吸收系品，由于在衬底和样品的交界面处的压力和粒子速数下的冲击波的速度和压力，并将结果与&E05的度连续的，只要测出两个样品冲击波的速度，则其他实验结果进行了比较，给出了与实验结果相符合的的状态参量便可以由标准样品的’M&来确定’图!吸

7、收系数$数值模拟计算了冲击波的传播速度和峰为靶的阻抗匹配设计图’靶是由衬底+和样品)85/物理学报3-卷和!组成，其中"为标准样品，!为待测样品!当激高温而开始由靶面向真空膨胀（与激光光束方向相光驱动冲击波到达衬底和样品的后表面时会先后发反）!烧蚀过程可以产生一个等量的反向驱动的冲击光，利用可见光条纹照相机记录它们的发光时刻便波向靶面内传播，激光束不断地将其能量传输给等可以得到冲击波在#和!样品中的传播时间!如果离子体并且烧蚀越来越多的靶物质，从而驱动越来在实验前已经测得样品的厚度，便可以求出冲击波越强的冲击波向靶的冷区方向传播!

8、此时的烧蚀面在样品中的平均速度!相当于向前推动的活塞，烧蚀压是驱动冲击波的压力源!对于高斯型脉冲激光，当激光聚焦在固体靶面上时，随着激光辐射强度的增强，烧蚀压会逐渐增加，当激光光强达到最大值时烧蚀面达到其最大峰值压力；之后随激光光强的减弱，烧蚀压也