衝撃波励起の流体乱流混合現象に関する理論的研究

• 研究課題/領域番号: 03238210
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 高部 英明 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 助教授 (20150352)
• 研究分担者: 三間 圀興 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 教授 (30033921)
• 研究期間 (年度): 1991
• 研究課題ステータス: 完了 (1991年度)
• 配分額: 800千円 (直接経費: 800千円); 1991年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: レ-ザ-核融合 / 衝撃波 / 流体不安定性 / 乱流混合 / シミュレ-ション

研究概要

レ-ザ-核融合の爆縮では、衝撃波を球中心に集束する際、流体力孝的不安定が原因となる乱流混合が発生する。これは、超新星爆発や地球大気現象等に見られる普遍的な現象である。この数値モデリングを行っている。
英国のRead達による乱流混合の実験結果を理論的に説明した。非線型拡散型の理論を導出・用いた。じょう乱の線型発展を基礎に弱非線型乱流状態から出発して、一次元のダイナミックスに非線型型拡散項を入れ解いた。この結果Read達の実験結果がうまく説明できることを示した。又、この方法をレ-ザ-噴出加速時のレ-リ-・テ-ラ-不安定に適用し、乱流混合領域の発展がアブレ-ション(噴出)の流体運動により低減されることを示した。
理論的に導出してきた準線型拡散モデルを一次元球対称の爆縮コ-ドに導入した。方法として、球関数展開した各線型じょう乱の時間発展を球対称コ-ドと結合し、差分で解く。そして、この線型じょう乱による非線型拡散項を球対称コ-ドに戻し、接触面などの不安定面が混合していく様子を調べた。非線型段階でのじょう乱の発展は、最近、米国リバモア研のHaanにより提案されたモデルを適用して、線型成長が飽和する効果も取り入れた。
最近、阪大レ-ザ-研で行われた重水素プラスチック・タ-ゲットのレ-ザ-爆縮のシミュレ-ションに上記コ-ドを適用している。最大圧縮時に、乱流混合による異常輸送効果で中心部が冷却され核反応が抑えられていることがわかった。