Vybrané aspekty numerických metod pro hydrodynamické simulace laserového plazmatu

Abstract

V rámci této práce jsou vyvíjeny numerické metody pro 1D a 2D hydrodynamické kódy. Dvouteplotní popis nevazkou stlačitelnou tekutinou je aplikován v lagrangeovských souřadnicích, kde regularita 2D sítě je dosažena metodou ALE. Model absorpce laserového záření založený na stacionárních Maxwellových rovnicích je dále zkoumán a vylepšován pro numerickou robustnost a přesnost metody. Její aplikace do 2D navržená v rámci minulé práce je vylepšena pro dosažení vyššího rádu metody. Jsou porovnány sofistikované modely electron?iontových srážkových frekvencí. Schéma vedení tepla je aplikováno na dvouteplotní model a rozšíreno o teplotní relaxaci. Model nelokálního transportu záření a elektronu je doplněn o transport iontu. Provedené 1D a 2D numerické simulace jsou analyzovány a porovnány s literaturou.

Numerical methods for the 1D and 2D hydrodynamical codes are developed in the context of this thesis. Two-temperature description by a non-viscous compressible fluid is applied in Lagrangian coordinates, where regularity of the 2D mesh is maintained by the ALE method. The model of laser absorption based on stationary Maxwell?s equations is studied and improved for numerical robustness and accuracy of the method. Its application in 2D, that has been developed in the previous academic work, is improved to attain higher order of the method. Sophisticated models of electron?ion collision frequencies are compared. The heat conduction scheme is applied on the twotemperature model and extended by the temperature relaxation. The ion transport is added to the model of non-local transport of radiation and electrons. Performed 1D and 2D simulations are analysed and compared with literature.