求心衝撃波に伴う界面不安定性と渦ダイナミックスの大規模分子動力学シミュレーション

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14380211
• 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: ZHAKHOUSKII Vashilii 大阪大学, レーザー技術総合研究所, 研究員 ; 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)
• 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 / 衝撃波 / 渦 / 渦シート / 分子動力学シミュレーション / 並列計算 / バブル

研究概要

レーザー核融合の燃料爆縮過程で生じる種々の流体不安定性の非線形発展について、渦の生成とそのダイナミックスの観点から理論解析を行い、また分子動力学シミュレーションを行った。主な成果は以下のとおりである。
1.大規模分子動力学(MD)シミュレーションプログラムの開発;流体不安定性の解析が可能な大規模シミュレーションプログラムを開発し、MPIを用いて並列化を行った。異なる通信性能で接続された異機種間でもelapse時時間が最小になるような時間的に可変な領域分割法を新しく開発したことは特筆すべきことである。
2.求心衝撃波に伴うリヒトマイヤー・メシュコフ不安定性(RMI)の非線形発展;求心リップル衝撃波の安定性、およびRM不安定性の非線形発展を開発したMDコードを用いて解析した。特に、衝撃波波面と界面での渦の生成を確認し、また線形成長率の確認を行った。
3.レーリー・テーラー不安定性(RTI)とRMIの非線形理論モデル開発;RTIについては、渦シートの非線形自己相互作用の観点から、ラグラジアンマーカーに対する適切な境界条件を導入し、弱い非線形理論モデルを開発しPhysical Review Eに論文として発表した。また、RTIについては、バブル非線形漸近解を多モード展開モデルを用いて構築しPhysical Review Lettersに論文として投稿した。

研究成果

• [文献書誌] T.Ikegawa, K.Nishihara: "Ablation Effects on Weakly Nonlinear Rayleigh-Taylor Instability with a Finite Bandwidth"Physical Review Letters. 89・11. 115001-1-115001-4 (2002)
• [文献書誌] M.Horikoshi et al.: "Effect of Viscosity on Destabilization of the Rayleigh-Taylor Instability by Thermal Conductivity in a Fluid"Physics of Plasmas. 9・8. 3536-3539 (2002)
• [文献書誌] M.Murakami, S.Iida: "Scaling laws for hydrodynamic ally similar implosion with heat conduction"Physics of Plasmas. 9・6. 2745-2759 (2002)
• [文献書誌] S.Shimizu et al.: "Coulomb explosion of benzene induced by an intense lager field"Journal of Chemical Physics. 117・7. 3180-3189 (2002)
• [文献書誌] T.Zh.Esirkepov et al.: "Proposed Double-Layer Target For the Generation of High-Quality Laser Accelerated Ion Beams"Physical Review Letters. 89・17. 175003-1-175003-4 (2002)
• [文献書誌] T.Zh.Esirkepov et al.: "Three-Dimensional Relativistic Electromagnetic Subcycle Solitons"Physical Review Letters. 89・27. 275002-1-275002-4 (2002)