激光驱动冲击波传播稳定性的计算的分析!.pdfVIP

! 第# 卷! 第$ 期 强 激 光 与 粒 子 束 %’( # ，)( $! ! $**+ 年$ 月 ,-., /0123 45623 5)7 /538-942 :25;6 =( ，$**+! 文章编号：! **?@A$$ （$**+ ）*$?*$BA?*@ 激光驱动冲击波传播稳定性的计算分析! $ $ 舒! 桦 ，! 傅思祖 ，! 马民勋 ，! 黄秀光 ，! 顾! 援 ，! 罗平庆 ，! 龙! 滔 （! 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所，高功率激光物理联合实验室，上海$*C** ； $! 北京应用物理与计算数学研究所，北京 ***CC ） ! ! 摘! 要：! 采用简化材料状态方程，用 维特征线方法计算了激光驱动冲击波在多层材料中稳定传播的距 离。计算结果与用 维三温激光?靶耦合D: 程序的数值模拟结果进行了比较，二者符合得比较好。通过计算 发现：冲击波在5E 中的稳定传播距离受基底厚度的影响很大，稳定传播距离随基底厚度的增加先增大后减 小。 ! ! 关键词：! 冲击波；! 状态方程；! 特征线；! 阻抗匹配；! D: 程序 ! ! 中图分类号：! 0A@+( B! ! ! ! 文献标识码：! 5 ［?@］ ［B?F ］ ! ! 利用冲击波进行阻抗匹配实验可以获得物质状态方程（206 ）参数 。冲击波稳定传播 是保证206 数据精度的基本要求之一。激光驱动冲击波传播稳定性可以利用数值模拟进行研究，也可以通过实验进行研 究。本文提出了一种简单的方法对阻抗匹配实验中的冲击波稳定性进行了估算，估算结果和D: 程序的计算结 果符合较好。 # 冲击波稳定性计算方法概述 ! ! 首先，假设驱动激光的时间波形为梯形脉冲，脉宽（1,; ）为$ GH ，脉冲的上升沿和下降沿都是A** IH 。 对于单层材料靶，激光辐照靶表面产生冲击波，冲击波先经历一个加速过程，然后经历一个匀速过程，最后被由 激光强度减弱而产生的稀疏波赶上，逐渐开始衰减。对于阻 抗匹配靶（以5’?5E 阻抗靶为例），其结构比较复杂。阻抗匹 配靶内冲击波传播过程中的波系相互作用如图 所示。当激 光辐照靶前表面时，所形成的冲击波6 向靶内传播时在5’? 5E 界面上反射一个冲击波6 ，透射一个冲击波6X ，当6 在 $ $ 传播过程中和烧蚀面或来自烧蚀面的稀疏波相碰时，反射一 个稀疏波3 。当3 传播到5’?5E 界面时透射的仍然是稀疏 波3X 。稀疏波以当地声速传播，而冲击波对波后介质是亚 声速传播的，这样3X 必然赶上6X ，从而使6X 衰减。因此在 JK( ! 7LGMNJOH P HQOR MGS TMT=PMOUJG 激光驱动的状态方程实验时，应考虑将样品的尺寸设计在冲 VMW=H JG M UV?’ML=T UMTK=U 击波稳定传播［+ ］的范围内，以避免冲击波不稳定性带来的不 图! 冲击波传播过程中的波系相互作用示意图 良后果。 ! ! 对于大多数材料来说，冲击波速度! 与波后粒子速度 有比较好的线性关系，即! Y # Z ，其中# ， 为