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双等离子体团相互作用的磁流体力学模拟

原晓霞 仲佳勇

双等离子体团相互作用的磁流体力学模拟

原晓霞, 仲佳勇
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  • 利用商用磁流体力学模拟程序USIM对双等离子体团相互作用过程进行了数值模拟,分别考察和比较了双对流等离子体团在外加磁场和无外加磁场情况下,相互作用的物理过程.发现在外加磁场情况下等离子体团相互作用会伴随着磁重联(反向磁场)、磁排斥(同向磁场)以及一些不稳定过程.针对激光产生等离子体团错位相互作用实验,进行了标度模拟,发现外加磁场起着重要作用,进一步表明激光等离子体的磁化特征.研究结果为下一步在神光Ⅱ激光装置进行强磁环境下等离子体实验提供理论指导.
      通信作者: 仲佳勇, jyzhong@bnu.edu.cn
    • 基金项目: 北京科技新星(批准号:Z131109000413050)、国家自然科学基金(批准号:11622323)和中央高校基本科研业务费专项资金科学挑战专题(批准号:JCKY2016212A505)资助的课题.
    [1]

    Schrafel P, Bell K, Greenly J, Seyler C, Kusse B 2015 Phys. Rev. E. 91 013110

    [2]

    Zhong J Y, Li Y T, Wang X G, Wang J Q, Dong Q L, Xiao C J, Wang S J, Liu X, Zhang L, An L, Wang F L, Zhu J Q, Gu Y, He X T, Zhao G, Zhang J 2010 Nature Phys. 6 984

    [3]

    Fiksel G, Fox W, Bhattacharjee A, Barnak D H, Chang P Y, Germaschewski K, Hu S X, Nilson P M 2014 Phys. Rev. Lett. 113 105003

    [4]

    Chittenden J P, Mitchell I H, Aliaga-Rossel R, Bayley J M, Beg F N, Lorenz A, Haines M G, Decker G 1997 Phys. Plasmas 4 2967

    [5]

    Kato T N, Takabe H 2008 Astrophys. J. 681 L93

    [6]

    Liu X, Li Y T, Zhang Y, Zhong J Y, Zheng W D, Dong Q L, Chen M, Zhao G, Sakawa Y, Morita T 2011 New J. Phys. 13 1433

    [7]

    Suzuki-Vidal F, Lebedev S V, Ciardi A, Pickworth L A, Rodriguez R, Gil J M, Espinosa G, Hartigan P, Swadling G F, Skidmore J, Hall G N, Bennett M, Bland S N, Burdiak G, de Grouchy P, Music J, Suttle L, Hansen E, Frank A 2015 Astrophys. J. 815 96

    [8]

    Morita T, Sakawa Y, Kuramitsu Y, Dono S, Aoki H, Tanji H, Kato T N, Li Y T, Zhang Y, Liu X, Zhong J Y, Takabe H, Zhang J 2010 Phys. Plasmas 17 122702

    [9]

    Zhang K, Zhong J Y, Wang J Q, Pei X X, Wei H G, Yuan D W, Yang Z W, Wang C, Li F, Han B, Yin C L, Liao G Q, Fang Y, Yang S, Yuan X H, Sakawa Y, Morita T, Cao Z R, Jiang S E, Ding Y K, Kuramitsu Y, Liang G Y, Wang F L, Li Y T, Zhu J Q, Zhang J, Zhao G 2015 High Energy Density Phys. 17 32

    [10]

    Malakit K, Shay M A, Cassak P, Ruffolo D J 2013 Phys. Rev. Lett. 111 135001

    [11]

    Rosenberg M J, Li C K, Fox W, Igumenshchev I, Sguin F H, Town R P J, Frenje J A, Stoeckl C, Glebov V, Petrasso R D 2015 Nat. Commun. 6 6190

    [12]

    Loverich J, Zhou S C D, Beckwith K, Kundrapu M, Loh M, Mahalingam S, Stoltz P, Hakim A 2013 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition Grapevine, Texas, America, January 7-10, 2013 p1185

    [13]

    Loverich J, Hakim A 2010 J. Fusion Energ. 29 532

    [14]

    Pei X X, Zhong J Y, Zhang K, Zheng W D, Liang G Y, Wang F L, Li Y T, Zhao G 2014 Acta Phys. Sin. 63 145201 (in Chinese)[裴晓星, 仲佳勇, 张凯, 郑无敌, 梁贵云, 王菲鹿, 李玉同, 赵刚2014物理学报63 145201]

  • [1]

    Schrafel P, Bell K, Greenly J, Seyler C, Kusse B 2015 Phys. Rev. E. 91 013110

    [2]

    Zhong J Y, Li Y T, Wang X G, Wang J Q, Dong Q L, Xiao C J, Wang S J, Liu X, Zhang L, An L, Wang F L, Zhu J Q, Gu Y, He X T, Zhao G, Zhang J 2010 Nature Phys. 6 984

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    Fiksel G, Fox W, Bhattacharjee A, Barnak D H, Chang P Y, Germaschewski K, Hu S X, Nilson P M 2014 Phys. Rev. Lett. 113 105003

    [4]

    Chittenden J P, Mitchell I H, Aliaga-Rossel R, Bayley J M, Beg F N, Lorenz A, Haines M G, Decker G 1997 Phys. Plasmas 4 2967

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    [6]

    Liu X, Li Y T, Zhang Y, Zhong J Y, Zheng W D, Dong Q L, Chen M, Zhao G, Sakawa Y, Morita T 2011 New J. Phys. 13 1433

    [7]

    Suzuki-Vidal F, Lebedev S V, Ciardi A, Pickworth L A, Rodriguez R, Gil J M, Espinosa G, Hartigan P, Swadling G F, Skidmore J, Hall G N, Bennett M, Bland S N, Burdiak G, de Grouchy P, Music J, Suttle L, Hansen E, Frank A 2015 Astrophys. J. 815 96

    [8]

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    [9]

    Zhang K, Zhong J Y, Wang J Q, Pei X X, Wei H G, Yuan D W, Yang Z W, Wang C, Li F, Han B, Yin C L, Liao G Q, Fang Y, Yang S, Yuan X H, Sakawa Y, Morita T, Cao Z R, Jiang S E, Ding Y K, Kuramitsu Y, Liang G Y, Wang F L, Li Y T, Zhu J Q, Zhang J, Zhao G 2015 High Energy Density Phys. 17 32

    [10]

    Malakit K, Shay M A, Cassak P, Ruffolo D J 2013 Phys. Rev. Lett. 111 135001

    [11]

    Rosenberg M J, Li C K, Fox W, Igumenshchev I, Sguin F H, Town R P J, Frenje J A, Stoeckl C, Glebov V, Petrasso R D 2015 Nat. Commun. 6 6190

    [12]

    Loverich J, Zhou S C D, Beckwith K, Kundrapu M, Loh M, Mahalingam S, Stoltz P, Hakim A 2013 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition Grapevine, Texas, America, January 7-10, 2013 p1185

    [13]

    Loverich J, Hakim A 2010 J. Fusion Energ. 29 532

    [14]

    Pei X X, Zhong J Y, Zhang K, Zheng W D, Liang G Y, Wang F L, Li Y T, Zhao G 2014 Acta Phys. Sin. 63 145201 (in Chinese)[裴晓星, 仲佳勇, 张凯, 郑无敌, 梁贵云, 王菲鹿, 李玉同, 赵刚2014物理学报63 145201]

  • [1] 张凯, 仲佳勇, 裴晓星, 李玉同, 阪和洋一, 魏会冈, 袁大伟, 李芳, 韩波, 王琛, 贺昊, 尹传磊, 廖国前, 方远, 杨骕, 远晓辉, 梁贵云, 王菲鹿, 朱健强, 丁永坤, 张杰, 赵刚. 激光驱动磁重联过程中的喷流演化和电子能谱测量. 物理学报, 2015, 64(16): 165201. doi: 10.7498/aps.64.165201
    [2] 何民卿, 董全力, 翁苏明, 陈民, 武慧春, 盛政明, 张杰. 强激光与稠密等离子体作用引起的冲击波加速离子的研究. 物理学报, 2009, 58(1): 363-372. doi: 10.7498/aps.58.363
    [3] 黄秀光, 吴 江, 王瑞荣, 马民勋, 何钜华, 叶君健, 顾 援, 傅思祖. 斜入射激光驱动的冲击波在样品中传播特性的实验研究. 物理学报, 2003, 52(8): 1877-1881. doi: 10.7498/aps.52.1877
    [4] 王琳, 魏来, 王正汹. 垂直磁重联平面的驱动流对磁岛链影响的模拟. 物理学报, 2020, 69(5): 059401. doi: 10.7498/aps.69.20191612
    [5] 裴晓星, 仲佳勇, 张凯, 郑无敌, 梁贵云, 王菲鹿, 李玉同, 赵刚. 实验室天体物理的验证特例:W43A磁喷流. 物理学报, 2014, 63(14): 145201. doi: 10.7498/aps.63.145201
    [6] 李彦霏, 李玉同, 朱保君, 袁大伟, 李芳, 张喆, 仲佳勇, 魏会冈, 裴晓星, 刘畅, 原晓霞, 赵家瑞, 韩波, 廖国前, 鲁欣, 华能, 朱宝强, 朱健强, 方智恒, 安红海, 黄秀光, 赵刚, 张杰. 强激光产生的强磁场及其对弓激波的影响. 物理学报, 2017, 66(9): 095202. doi: 10.7498/aps.66.095202
    [7] 辛建婷, 谷渝秋, 李平, 罗炫, 蒋柏斌, 谭放, 韩丹, 巫殷忠, 赵宗清, 粟敬钦, 张保汉. 强激光加载下金属材料微喷回收诊断. 物理学报, 2012, 61(23): 236201. doi: 10.7498/aps.61.236201
    [8] 辛建婷, 赵永强, 储根柏, 席涛, 税敏, 范伟, 何卫华, 谷渝秋. 强激光加载下锡材料微喷颗粒与气体混合回收实验研究及颗粒度分析. 物理学报, 2017, 66(18): 186201. doi: 10.7498/aps.66.186201
    [9] 贺红亮, 祝文军, 邓小良, 李英骏, 崔新林. 冲击波压缩下含纳米孔洞单晶铁的结构相变研究. 物理学报, 2006, 55(10): 5545-5550. doi: 10.7498/aps.55.5545
    [10] 陈大年, 王焕然, 俞宇颖, 谭 华, 胡建波, 戴诚达. 冲击波作用下铝的等效剪切模量. 物理学报, 2008, 57(4): 2352-2357. doi: 10.7498/aps.57.2352
    [11] 王峰, 彭晓世, 刘慎业, 蒋小华, 徐涛, 丁永坤, 张保汉. 三明治靶型在间接驱动冲击波实验中的应用. 物理学报, 2011, 60(11): 115203. doi: 10.7498/aps.60.115203
    [12] 喻寅, 王文强, 杨佳, 张友君, 蒋冬冬, 贺红亮. 多孔脆性介质冲击波压缩破坏的细观机理和图像. 物理学报, 2012, 61(4): 048103. doi: 10.7498/aps.61.048103
    [13] 王峰, 彭晓世, 梅鲁生, 刘慎业, 蒋小华, 丁永坤. 基于速度干涉仪的冲击波精密调速实验技术研究. 物理学报, 2012, 61(13): 135201. doi: 10.7498/aps.61.135201
    [14] 冯玉军, 杜金梅, 谷 岩, 蒋冬冬. 冲击波加载下PZT 95/5铁电陶瓷的电阻率研究. 物理学报, 2008, 57(1): 566-570. doi: 10.7498/aps.57.566
    [15] 张杰, 王薇. 冲击波在铝靶中传播的数值模拟研究. 物理学报, 2001, 50(4): 741-747. doi: 10.7498/aps.50.741
    [16] 江少恩, 李文洪, 孙可煦, 蒋小华, 刘永刚, 崔延莉, 陈久森, 丁永坤, 郑志坚. 神光Ⅱ上柱形黑腔辐射驱动冲击波. 物理学报, 2004, 53(10): 3424-3428. doi: 10.7498/aps.53.3424
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    [18] 伍友成, 刘高旻, 戴文峰, 高志鹏, 贺红亮, 郝世荣, 邓建军. 冲击波作用下Pb(Zr0.95Ti0.05)O3铁电陶瓷去极化后电阻率动态特性. 物理学报, 2017, 66(4): 047201. doi: 10.7498/aps.66.047201
    [19] 黄仕华, 吴锋民. 外加静电场的聚焦激光脉冲真空加速电子方案. 物理学报, 2008, 57(12): 7680-7684. doi: 10.7498/aps.57.7680
    [20] 蓝可, 李永升, 吴畅书, 古培俊, 裴文兵, 贺贤土, 李三伟, 易荣清, 蒋小华, 何小安, 崔延莉, 刘永刚, 丁永坤, 刘慎业. 神光Ⅲ原型1 ns激光驱动黑腔辐射温度实验研究. 物理学报, 2009, 58(5): 3255-3261. doi: 10.7498/aps.58.3255
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-24
  • 修回日期:  2017-01-06
  • 刊出日期:  2017-04-05

双等离子体团相互作用的磁流体力学模拟

  • 1. 北京师范大学天文系, 北京 100875;
  • 2. IFSA协同创新中心, 上海交通大学, 上海 200240
  • 通信作者: 仲佳勇, jyzhong@bnu.edu.cn
    基金项目: 

    北京科技新星(批准号:Z131109000413050)、国家自然科学基金(批准号:11622323)和中央高校基本科研业务费专项资金科学挑战专题(批准号:JCKY2016212A505)资助的课题.

摘要: 利用商用磁流体力学模拟程序USIM对双等离子体团相互作用过程进行了数值模拟,分别考察和比较了双对流等离子体团在外加磁场和无外加磁场情况下,相互作用的物理过程.发现在外加磁场情况下等离子体团相互作用会伴随着磁重联(反向磁场)、磁排斥(同向磁场)以及一些不稳定过程.针对激光产生等离子体团错位相互作用实验,进行了标度模拟,发现外加磁场起着重要作用,进一步表明激光等离子体的磁化特征.研究结果为下一步在神光Ⅱ激光装置进行强磁环境下等离子体实验提供理论指导.

English Abstract

参考文献 (14)

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