原子在强激光场中的电离过程是强场物理非常活跃的研究领域,特别是多电子的电离过程,因其丰富的强场现象,引起广泛的关注和深入的探究。以 He 原子为例,当激光场强低于10W/cm时发生单电子电离,激光场强达到10W/cm 时一价 He 离子发生电...
原子在强激光场中的电离过程是强场物理非常活跃的研究领域,特别是多电子的电离过程,因其丰富的强场现象,引起广泛的关注和深入的探究。以 He 原子为例,当激光场强低于10W/cm时发生单电子电离,激光场强达到10W/cm 时一价 He 离子发生电离,产生二价 He 离子,这个过程称为序列电离[1],对应的电离几率可以采用单电子近似理论进行预测,预测结果与实验值符合得很好。然而.激光场强处于10W/cm～10W/cm之间时,He 原子第二个电子电离几率的实验值比单电子近似理论预测值高出几个数量级[2],Ne[3],Ar[4]等其它稀有气体原子也存在类似的实验结果。这种实验现象是序列电离理论无法解释的, 所以人们称这种电离情况为非序列电离。
伴随着化学反应的流体系统蕴含复杂的非平衡效应,其中包括动力学非平衡、热力学非平衡以及化学反应非平衡。传统的宏观流体模型,一般是基于平衡态假设(Euler方程)或仅仅考虑线性响应的非平衡效应(Navier-Stokes方程),对于更深层次的非平衡效应的度量,目前并没有成熟有效的方法。近些年,我们课题组在有限差分格子Boltzmann方法的基础上,从物理建模角度出发,发展了离散Boltzmann方法,可以在一定程度上有效研究流体系统的非平衡效应。本文基于离散Boltzmann方法,进一步将其应用于化学反应流动过程的模拟,以爆轰系统为例,考察了三种非平衡效应的作用。从离散Boltzmann方法角度重新考察Navier-Stokes方程中粘性项和热流项的作用,发现这两项其实分别相当于一种非组织动量流(Non-Organized Momentum Fluxes,NOMF)与非组织能量流(Non-Organized Energy Fluxes,NOEF)。基于Gibbs关系,发现化学反应流动过程中的熵产生来源于非组织动量流、非组织能量流以及化学反应效应三个方面,并推导出了熵产生率与这三种效应之间的关系。结合爆轰过程的模拟,对比研究了在不同反应速率特性条件下三种效应对熵产生率的影响。
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