Теоретическая и математическая физика

Секция 1. Теоретическая и математическая физика

М.А. Баринов, Е. Ю. Арапова, В.Ф. Ермолович СРАВНЕНИЕ РАСЧЁТНЫХ СПЕКТРАЛЬНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРОПУСКАНИЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ГОРЯЧЕЙ ПЛАЗМОЙ ПО THERMOS С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ ДЛЯ Al, Ge, Fe и Ho
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

В работе проведено сравнение спектральных коэффициентов поглощения фотонов, полученных по программе Thermos [1], с экспериментальными данными по измерению коэффициентов прохождения в плазме Al, Fe, Ge и Ho для температур 22 и 60 эВ.

И.Ю. Бобровская, В.И. Козлов, А.Н. Разин, Е.В. Шапоренко РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПО МЕТОДИКЕ КОРОНА ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ОПЫТОВ ПО ТУРБУЛЕНТНОМУ ПЕРЕМЕШИВАНИЮ В ДВУМЕРНЫХ ТЕЧЕНИЯХ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Выполнено численное моделирование газодинамических опытов по развитию турбулентного перемешивания, возникающего на контактных границах трехслойных газовых систем после прохождения ударной волны. Расчеты проведены по методике КОРОНА с использованием двумерной версии модифицированной модели турбулентного перемешивания В.В.Никифорова. Результаты расчетов сравниваются с экспериментальными данными по ширине зон турбулентного перемешивания.

Д.И. Бобровский, А.В. Шмелев РАСЧЁТЫ ТУРБУЛЕНТНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ В ЛАБОРАТОРНЫХ ОПЫТАХ ПО МОДЕЛИ В.В.НИКИФОРОВА (МЕТОДИКА СНД - “ВИХРЬ”)
ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ», г. Саров

В работе представлены результаты одномерных расчетов, выполненных по комплексу программ KPD-1D (с использованием методики ВИХРЬ), турбулентного перемешивания, возникающего на контактных границах (КГ) разноплотных газов в результате прохождения ударной волны (УВ) через КГ. Для обоснования результатов расчётов привлекаются экспериментальные данные. Рассмотрено развитие ТП в трёх модельных опытах: цилиндрический опыт Е.Е.Мешкова (1977), в котором изучалась эволюция ширины зоны ТП на контактной границе Air-He, ускоряемой сходящейся цилиндрической ударной волной; опыт Poggi et al (1998), в котором помимо ширины зоны ТП, развивающейся на плоской границе Air-SF6, выполнены измерения среднего квадрата продольных пульсаций скорости течения в пяти эйлеровых датчиках; плоский опыт Е.Е.Мешкова, в котором перемешивание развивалось в трёхслойной газовой системе Air-He-Air. 
Расчёты каждого опыта проведены в нескольких постановках. Такой подход позволяет проверить непрерывную зависимость решения от начальных данных и проследить влияние постановочных параметров расчёта на конечный результат.
Для анализа развития неустойчивости на контактных границах используется теоретическая модель, расчёт турбулентного перемешивания выполняется по модели В.В.Никифорова.

В.В. Борляев, Д.Ю. Дьянов, Г.П. Симонов, В.Ф. Спиридонов, К.В. Циберев, Е.В. Шувалова, А.А. Рябов, С.С. Куканов ПАКЕТ ПРОГРАММ ЛЭГАК-ДК. МЕТОДЫ СГЛАЖИВАНИЯ НЕФИЗИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ СЧЕТНОЙ СЕТКИ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», ООО «Саровский инженерный центр», г. Саров

В работе рассматриваются вопросы сглаживания нефизических искажений счетной сетки на основе метода конечных элементов. Представлено описание двух подходов сглаживания, реализованных в рамках пакета программ ЛЭГАК-ДК. Для борьбы с нефизическими искажениями счетной сетки вводятся аналоги линейной вязкости и жесткости, возникающие при определенном типе возмущений поля скоростей.
Работоспособность реализованных алгоритмов демонстрируется на некоторых тестовых расчетах.     
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 08-01-00807а).

Ю.А. Вяткин МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОВЕДЕНИЯ МАТЕРИАЛА, ОПИСЫВАЮЩАЯ ЭФФЕКТЫ РАЗРЫХЛЕНИЯ И РАЗНОМОДУЛЬНОСТИ ВСЛЕДСТВИЕ РАЗВИТИЯ СДВИГОВОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

На примере экспериментальных данных о поведении серого чугуна марки СЧ15-32 при действии одноосного растяжения и одноосного сжатия выделяются такие характерные особенности нелинейного деформирования как значительные различия упругих и прочностных свойств при различных видах напряженного состояния, увеличение объема материала при сжимающем характере деформирования. Используя экспериментальные данные и применяя гипотезу об объемном расширении (дилатации) пропорционального энергии сдвигового деформирования, строится математическая модель, позволяющая адекватно отражать процессы нелинейного деформирования элементов конструкций, выполненных из материалов, проявляющих эффекты разномодульности и разрыхления. Это не только позволяет описать поведение материала с эффектами дилатации, но и объясняет эффекты разномодульности и зависимости упругих свойств от вида НДС. Предлагаемая модель, может использоваться для решения актуальных задач численного моделирования поведения конструкций, выполненных из таких материалов при термосиловых квазистатических воздействиях.

А.С. Гнутов, В.В.Ватулин, С.В.Аксенов ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНВЕРСИИ ЭНЕРГИИ ИОННОГО ПУЧКА В РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ В МАТЕРИАЛАХ С МАЛЫМ Z
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

В интересах реализации инерциального термоядерного синтеза в последнее время большое распространение получили эксперименты с мишенями с непрямым облучением топливной капсулы. В таких мишенях Д-Т капсула сжимается не собственно лазерным излучением, а рентгеновским излучением, полученным при взаимодействии лазерного излучения со стенкой специального бокса, выполненного из тяжелого материала (например из золота). При этом, благодаря более равномерному заполнению пространства бокса рентгеновским излучением, достигается более высокая симметрия сжатия мишени. А это в свою очередь является исключительно важным параметром для зажигания Д-Т топлива.
Недостатком такого методя является а) относительно низкая энергия лазерного луча, которую можно получить на современных установках, б) невысокая степень конверсии энергии лазерного излучения в рентгеновское.
Еще одним способом получения рентгеновского излучения является конверсия энергии ионного потока в специальных конвертерах.. Т.к. ионный драйвер обладает значительно большей энергией по сравнению с лазерным мишени для ИТС с использованием ионных пучков и конвертеров рассматриваются как возможная альтернатива лазерными мишенями. 
В данной работе исследовалась эффективность конверсии энергии ионного пучка в рентгеновское излучение в конвертере из криогенного водорода с примесями тяжелых элементов в сравнении с конвертерами из других материалов с малым Z.

С.С. Дьяков ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ В ПЛЕНКАХ ГИДРИРОВАННОГО КРЕМНИЯ С ДВУХФАЗОВОЙ СТРУКТУРОЙ
ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ», г. Саров

Методом постоянного фототока в условиях стационарного и модулированного освещения исследованы спектральные зависимости коэффициента поглощения пленок гидрированного кремния с различной долей микрокристаллической фазы в структуре пленок. Получено, что спектральные зависимости коэффициента поглощения пленок с малой и большой долей микрокристаллической фазы не зависят от условий освещения пленок и близки к спектральным зависимостям коэффициента поглощения для аморфного гидрированного и микрокристаллического гидрированного кремния соответственно. Обнаружено, что для пленок со структурой, соответствующей области перехода от аморфной к микрокристаллической фазе, использование метода постоянного фототока с модулированным освещением дает большие значения коэффициента поглощения в области энергий квантов 1.2-1.7 эВ по сравнению со значениями, получаемыми методом постоянного фототока при стационарном освещении. Рассмотрены возможные причины наблюдаемого отличия спектральных зависимостей.

Д.Ю. Дьянов, В.В. Борляев, Е.И. Корсакова, В.Ф. Спиридонов, К.В. Циберев, Е.В. Шувалова, А.А. Рябов, В.И. Романов, С.С. Куканов ПАКЕТ ПРОГРАММ ЛЭГАК-ДК. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ И УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИХ ТЕЧЕНИЙ В ЛАГРАНЖЕВЫХ ПЕРЕМЕННЫХ НА НЕСТРУКТУРИРОВАННЫХ СЕТКАХ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», ООО «Саровский инженерный центр», г. Саров

В работе рассматриваются вопросы аппроксимации уравнений газодинамики с учетом упругопластических свойств материалов на основе метода конечных элементов, реализованные в пакете программ ЛЭГАК-ДК. Для аппроксимации по времени используется две схемы – стандартная схема методики ЛЭГАК или схема “крест”. Для аппроксимации по пространству используется конечно-элементный подход с различными типами элементов и количеством точек интегрирования. Применение реализованных методов демонстрируется на некоторых тестовых расчетах.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 08-01-00807а).

А.В. Егоров, Р.А. Королев, В.В. Ляпин, С.И. Скрыпник, С.В. Чеботарь,А.С. Сухих МЕТОД РАСПАРАЛЛЕЛИВАНИЯ ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ ДВУМЕРНЫХ УРАВНЕНИЙ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ В КОМПЛЕКСЕ ПРОГРАММ КОРОНА
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

При решении двумерных уравнений газовой динамики в методике КОРОНА используется метод расщепления вдоль пространственных направлений и неявные разностные схемы. Поэтому при распараллеливании программ традиционным стал подход с изменяемой декомпозицией геометрии задачи: счет радиального этапа ведется на декомпозиции по столбцам, углового – по строкам. При переходе с радиального этапа на угловой происходит передекомпозиция геометрии задачи. Однако при таком подходе, как показала практика, на больших задачах с большим количеством процессоров передекомпозиция занимает все большую часть времени счета задачи, вследствие чего снижается эффективность распараллеливания. 
В данной работе предложен новый метод распараллеливания программ газовой динамики. Часть геометрии задачи рассчитывается на неизменяемой декомпозиции (по группам столбцов), а в другой части (центральная для сферической геометрии) используется изменяемая декомпозиция, удобная для расчета уравнений газовой динамики вдоль каждого пространственного направления. Приведено сравнение эффективности распараллеливания при этих двух подходах.

М.В. Здорова, А.М. Злобин, Б.Л. Воронин МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ ЭМИССИИ АТОМОВ ПЛУТОНИЯ С ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ ПРИ АЛЬФА-РАСПАДЕ  
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

В настоящей работе представлены результаты численных расчетов эмиссии (вылета) атомов  с поверхности плутония, вызванной генерацией каскадов столкновений атомов решетки вследствие альфа-распада его ядер. Расчеты проведены с помощью разрабатываемого в математическом отделении РФЯЦ-ВНИИЭФ параллельного программного комплекса MoDyS (Molecular Dynamic Simulation), по которому успешно проводятся расчеты различных типов задач молекулярно-динамического моделирования свойств материалов. Методика дает возможность расчетным путем моделировать как возникновение каскадов столкновений атомов и дефектов кристаллической решетки (смещенных атомов и вакансий), так и вылет атомов с поверхности образца, для чего была разработана специальная подпрограмма.
На основании полученных численных результатов сделана оценка массовой скорости эмиссии плутония по каскадному механизму. Проведено сравнение с другой теоретической оценкой скорости эмиссии атомов плутония по числу смещенных атомов, образующихся в каскаде столкновений при альфа – распаде. Показано, что указанные оценки не противоречат друг другу. Предварительные результаты измерений эмиссии плутония с поверхности образца ð-Pu с использованием специальных сборников также находятся в удовлетворительном согласии с расчетами.