2つの重力不安定性の異なる非線形発展とフラクタル乱流での熱伝導損失

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11680486
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 西原 功修 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 教授 (40107131)
• 研究分担者: 松岡 千博 愛媛大学, 理学部, 助手 (10270266) ; 長友 英夫 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 助手 (10283813) ; 村上 匡且 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 助手 (80192772) ; 長谷川 進 航空技術研究所, 数値宇宙, 研究官 ; 坂上 仁志 姫路工業大学, 工学部, 助教授 (30254452)
• キーワード: レーリー・テーラー不安定性 / リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性 / 弱い非線形成長 / アブレーション / ダブルスパイラル / レーザー核融合 / 爆縮 / 流体不安定性

研究概要

1.3次の非線形性を考慮した、有限スペクトル幅のあるレーリー・テーラー不安定性の弱い非線形発展を記述する理論モデルに、アブレーション面での跳びの条件としてPiriz等が用いたレーザーアブレーションの効果を導入した。この理論モデルは、レーリー・テーラー不安定性の弱い非線形発展領域での時間に比例した成長を正しく記述できるものである。
2.その結果、2次高調波の成長率がアブレーションにより安定化されることから非線形成長率が抑制されることを明らかにした。また、アブレーション安定化機構により線形成長の飽和振幅も減少することを見出した。これらの抑制効果の波長依存性を求めた。
3.リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性の非線形発展を渦シートのダイナミックスとして記述出来ることを見出し、その非線形発展を記述する理論モデルを構築した。
4.その結果、例えば、リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性の非線形発展では、ダブルスパイラル構造が出現すること、境界線の長さが時間に比例して成長すること、あるいは境界線が局所的に伸縮することなどが明らかになった。これらの結果をシミュレーションと比較している。
5.2次元統合コードの数値解法スキームにCIP法を導入し、アブレーションによるレーリー・テーラー不安定性の成長をより高精度に記述できるようになった。
6.流体力学的効率を一定にし、レーリー・テーラー不安定性の成長を最小にする変分法を用いたレーザーパルス形状の最適化を行う理論モデルを構築した。現在、衝撃波によるエントロピー増加の評価を行っている。

研究成果

• [文献書誌] M.Murakami and K.Nishihara: "Convective Instability of Radiatively Cooling Self-similar Implosions"Physics of Plasmas. Vol.7,No.7. 2978-2986 (2000)
• [文献書誌] H.Takabe,H.Nagatomo,K.Nishihara, et al.: "Integrated Code Development and Analysis of Implosion and Hydrodynamic Experiments"Fusion Energy 1998 (17th Conference Proceedings Yokohama, Japan, Oct.18-24,1998) Published by IAEA (2000). Vol.3. 1115-1118 (2000)
• [文献書誌] V.V.Shakhovskii,K.Nishihara,and N.A.Inogamov: "Molecular Dynamics Simulation of Rarefaction Waves in Media That Can Undergo Phase Transition pp.232-235"JETP Lett.. Vol.71. 241-248 (2000)
• [文献書誌] Y.Fukuda,K.Nishihara,C.Matsuoka,and J.G.Wouchuk: "Nonlinear Evolution of Single Spike in Richtmyer-Meshkov Instability"Inertial Fusion Science and Applications 99,(Elsevier, Paris (2000), Editors : C.Labaune,W.J.Hogan,and K.A.Tanaka). 232-235 (2000)
• [文献書誌] V.V.Zhakohskii,S.V.Zybin,K.Nishihara, et al.: "Orientation Dependence of Shock Structure with Melting in L-J Crystal from Molecular Dynamics"Progress of Theoretical Physics Supplement. No.138. 223-228 (2000)
• [文献書誌] Y.Fukuda,K.Nishihara,C.Matsuoka,and J.G.Wouchuk: "Saturation Amplitude of Linear Growth in Rayleigh-Taylor Instability with a Finite Spectrum Width"Inertial Fusion Science and Applications 99,(Elsevier, Paris (2000), Editors : C.Labaune,W.J.Hogan,and K.A.Tanaka). 228-231 (2000)