瑞利-泰勒不稳定性磁场效应和量子效应

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国工程物理研究院或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学乎论文作者签名：羊务个签字日期：川上年鲡够日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解并接受中国工程物理研究院研究生部有关保存、使用学位论文的规定，允许论文被查阅、借阅和送交国家有关部门或机构，同时授权中国工程物理研究

2、院研究生部可以将学位论文全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学位论文作者虢羊奎芥新虢叶签字日期：加胁年箩月多日签字目期：汐肜年朔≯徊万方数据摘要当轻流体支撑重流体，或者低密度流体加速高密度流体时，流体不同密度层交界面初始的界面扰动会随时间很快发展起来，这就是著名的瑞利一泰勒不稳定性。瑞利一泰勒不稳定性是一种常见的现象，它对于激光惯性约束核聚变点火以及天体的发展演化都起着至关重要的作用。因此，认识和评估瑞利一泰勒不稳定性的发展演化，这无论对于工程实践还是理论研究都有着重要的意义和价值。本文利用不可压流

3、体力学模型，考虑连续的磁场和密度分布，研究了磁场过渡层效应对瑞利一泰勒不稳定性的影响。通过解析推导得到了两种典型的磁场和密度过渡层对应的瑞利一泰勒不稳定性线性增长率解析表达公式。发现磁场效应对瑞利一泰勒不稳定性有强烈的致稳作用，特别是当扰动波长比较短的时候。在其它参数固定的情况下，磁场过渡层效应会抹平磁场强度，从而消弱磁场效应对瑞利一泰勒不稳定性的致稳作用，因此瑞利一泰勒不稳定性的线性增长率会随着磁场过渡层宽度的增加而增加，特别是当磁场过渡层宽度比较窄的时候，磁场过渡层宽度的增加会显著增加瑞利一泰勒不稳定性的线性增长率。为了对比、验证解析表达式的正确

4、性，利用数值方法计算了磁场效应作用下的瑞利一泰勒不稳定性线性增长率。发现数值结果与解析表达式变化趋势完全一致，取值大小只在局部会有明显的误差，但是误差都在可接受的范围内，从而验证了数值结果和解析表达式的正确性。同样使用不可压流体力学模型，在考虑磁场效应的情况下，本文进一步研究了量子效应对瑞利一泰勒不稳定性的影响。首先利用标准的线性化理论，推导得到了外加磁场中连续密度剖面下考虑量子效应修正的瑞利一泰勒不稳定性的二阶本征方程。通过对二阶本征方程积分得到了考虑磁场和量子效应修正的连续密度剖面瑞利一泰勒不稳定性线性增长率解析表达式。为了与解析表达式进行比较和

5、验证，同样通过数值方法求解了相应的二阶本征方程，比较发现数值结果和解析公式二者定性地符合得比较好。磁场效应和量子效应共同对于瑞利一泰勒不稳定性具有强烈的致稳作用，特别是当扰动波长比较短的时候致稳效应更为显著。量子效应对于瑞利一泰勒不稳定性的致稳特点表现为量子效应倾向于致稳大Atwood数的扰动和密度梯度标长较小的扰动。外加磁场的存在万方数据瑞利一泰勒不稳定性磁场效应和量子效应为瑞利一泰勒不稳定性提供了更强的致稳效果。在一定条件下，瑞利～泰勒不稳定性能够被磁场效应和量子效应完全抑制住。本文将磁场效应和量子效应作用下的瑞利一泰勒不稳定性应用到了实际物理问

6、题中，研究和讨论了参数接近于激光惯性约束核聚变和白矮星的两种物理问题，发现在这样的实际情况下，磁场效应对瑞利一泰勒不稳定性的抑制作用比起量子效应的抑制作用更为显著，并且给出了需要考虑磁场效应和量子效应的参数范围。这些结论对于分析超星星爆炸中的瑞利一泰勒不稳定性以及激光惯性约束核聚变靶物理设计都具有重要的意义和参考价值。关键词：激光惯性约束核聚变，瑞利一泰勒不稳定性，磁流体力学，量子磁流体力学万方数据AbstractRayleigh-Taylorinstability(RTI)Occurswhenthelightfluidsupportstheheav

7、yfluidorthelightfluidacceleratesthedenserone．ItiscriticalfortheSUCCESSofinertialconfinementfusion(ICF)andfortheastrophysics．ThereforeitiSessentialtounderstandandestimatetheevolutionoftheRTI．Theeffectsofmagneticfieldgradient(i．e．themagneticfieldtransitionlayereffects)ontheRaylei

8、gh—Taylorinstabilitywithcontinuousmagneticfieldanddens