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Multi-Material ALE with AMR for Modeling Hot Plasmas and Cold Fragmenting Materials

Plasma Science and Technology 2015年第2期17卷 117-128页

作者： Alice KONIGES Nathan MASTERS Aaron FISHER David EDER Wangyi LIU Robert ANDERSON David BENSON Andrea BERTOZZI Lawrence Berkeley National Laboratory Lawrence Livermore National Laboratory Jacobs School of Engineering 9500 Gilman Dr.UCSDLa JollaCA 92093USA Department of Mathematics 520 Portola PlazaUCLALos AngelesCA 90095USA

We have developed a new 3D multi-physics multi-material code, ALE-AMR, which combines Arbitrary Lagrangian Eulerian （ALE） hydrodynamics with Adaptive Mesh Refinement （AMR） to connect the continuum to the microstructural regimes. The code is unique in its ability to model hot radiating plasmas and cold fragmenting solids. New numerical techniques were developed for many of the physics packages to work efficiently on a dynamically moving and adapting mesh. We use interface reconstruction based on volume fractions of the material components within mixed zones and reconstruct interfaces as needed. This interface reconstruction model is also used for void coalescence and fragmentation. A flexible strength/failure framework allows for pluggable material models, which may require material history arrays to determine the level of accumulated damage or the evolving yield stress in J2 plasticity models. For some applications laser rays are propagating through a virtual composite mesh consisting of the finest resolution representation of the modeled space. A new 2nd order accurate diffusion solver has been implemented for the thermal conduction and radiation transport packages. One application area is the modeling of laser/target effects including debris/shrapnel generation. Other application areas include warm dense matter, EUV lithography, and material wall interactions for fusion devices.

关键词： multi-physics simulations arbitrary lagrangian eulerian hydrodynamics,adaptive mesh refinement fragmentation laser ray tracing NIF

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