基于流体-磁流体-粒子混合方法的高空核爆炸碎片云模拟

• 作者: 彭国良 张俊杰
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 高空核爆炸 流体-磁流体-粒子混合模型 碎片云
• 年，卷（期）: 2021,（18）
• 所属期刊栏目: 总论|GENERAL
• 页码范围: 116-122
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.70.20210347

摘要

提出了描述高空核爆炸碎片云运动的流体-磁流体-粒子(particle-in-cell,PIC)混合模型,相较目前的主流模型,该模型能够计算更加广泛的空间尺度.根据碎片云运动涉及的高温离子、低温离子和中性大气的不同性质,采用三种模型进行联合求解:高温离子用PIC粒子模型计算,低温离子用磁流体模型计算,中性大气用流体模型计算,并将三者之间的相互作用作为源项加入相应的控制方程.最后,计算了美国Starfish试验中碎片云的扩展情况,与试验结果进行了比对,并验证了求解方案的可靠性.此外,还给出了不同投影角度下碎片云形状随时间的变化,并分析了影响碎片云运动的主要因素,包括大气阻力、磁压、槽型不稳定性和霍尔电流等.