第一章 绪论 1
1.1 历史展望 3
1.2 近代Z箍缩系统的特点 5
1.3 Z箍缩的各种类型 7
1.3.1 动力Z箍缩 8
1.3.2 平衡Z箍缩 18
1.3.3 稠密等离子体焦点 21
1.3.4 等离子体电弧 23
1.4 脉冲功率驱动器 24
1.4.2 慢脉冲功率驱动器(微秒量级) 25
1.4.1 初级储能装置 25
1.4.3 快脉冲功率系统(lOns～100ns量级) 26
1.4.4 电开关 31
1.4.5 磁绝缘真空传输线(MITL) 32
第二章 Z箍缩等离子体的平衡 33
2.1 Z箍缩等离子体的定态平衡 33
2.1.1 Z箍缩的MHD平衡——Bennett平衡 33
2.1.2 非各向同性Z箍缩的平衡 37
2.2 辐射Z箍缩的平衡 38
2.2.1 Pease-Braginskii平衡 38
2.2.2 辐射损失与辐射坍缩 40
2.3 亮斑 45
3.1 Z箍缩等离子体形成的理论模拟 48
第三章 Z箍缩等离子体的动力学 48
3.2 动力Z箍缩的零维模型 49
3.2.1 薄壳模型 49
3.2.2 雪耙模型 55
3.2.3 辐射Z箍缩与时间有关的平衡 60
3.2.4 辐射坍缩 62
3.3 Z箍缩等离子体的流体模型 65
3.3.1 单流体MHD模型 65
3.3.2 理想单流体MHD模型 67
3.4 理想磁流体力学Z箍缩的自相似动力学 72
3.4.1 自相似性分析的基本方程组 73
3.4.2 均匀变形假定下的自相似解 77
3.4.3 存在能量损失时的自相似解 80
3.4.4 第二类自相似解 82
3.5 与时间有关的Z箍缩平衡的自相似解 87
3.5.1 自相似亚声速耗散流动 87
3.5.2 非磁化等离子体的自相似解 90
3.5.3 完全磁化等离子体的自相似解 94
3.5.4 耗散螺旋箍缩问题 97
3.5.5 自相似解描述的亚声速Z箍缩流动的渐近状态 101
3.5.6 Z箍缩流动的二维数值模拟 106
第四章 Z箍缩等离子体的稳定性 109
4.1 定态Z箍缩的稳定性 112
4.1.1 理想MHD稳定性理论——线性化方程组 112
4.1.2 理想MHD稳定性理论——能量原理 115
4.1.3 理想MHD不稳定性——不稳定性的本征模式 120
4.1.4 理想MHD不稳定性——增长率的谱 124
4.2 欧姆加热和辐射损失的影响——过热不稳定性和成丝现象 131
4.3 电阻和粘性对Z箍缩稳定性的影响——热导率 135
4.4 有限的和很大的离子拉摩半径的影响——Hall效应 140
4.5 动力论效应 144
4.6 m=0模式的非线性演化 146
第五章 磁压驱动的等离子体的瑞利-泰勒(RT)不稳定性 153
5.1 动力等离子体的瑞利-泰勒(RT)不稳定性 153
5.2 理想MHD模型——瑞利-泰勒(RT)不稳定性模式 155
5.3 理想MHD模型——等离子体可压缩性和磁剪切的影响 161
5.4 磁剪切的影响 167
5.5 耗散效应 168
5.6 大拉摩半径效应 171
5.7 瑞利-泰勒(RT)不稳定性的非线性演化 176
第六章 动力Z箍缩和套筒的稳定性 187
6.1 薄壳模型 187
6.1.1 坍缩柱壳的不稳定性 187
6.1.2 WKB近似 192
6.2 有限厚度层内瑞利-泰勒(RT)不稳定性的增长 195
6.3 内爆Z箍缩中的瑞利-泰勒(RT)不稳定性——雪耙模型 198
6.3.1 雪耙模型——质量聚集的影响 199
6.3.2 雪耙模型——冲击波的影响 202
6.4 内爆金属丝阵列 204
6.4.1 内爆金属丝阵列的动力学 211
6.4.2 内爆金属丝阵列——稳定性分析 212
6.4.3 位移不稳定性 215
6.4.4 k≠0的不稳定性 217
6.4.5 数值模拟 223
6.5 理想MHD模型 226
6.5.1 WKB近似 226
6.5.2 理想MHD模型——动力Z箍缩的成丝不稳定性 235
6.5.3 WKB近似的不变量和精确度 240
6.6 气流Z箍缩内爆的稳定性 244
6.6.1 利用轴向磁场致稳气流Z箍缩内爆 248
6.6.2 多层壳内爆的稳定性 254
6.7 依靠径向振荡使Z箍缩的长波长腊肠型和扭曲型模式致稳 257
6.8 单丝引发的Z箍缩 262
6.9 柱筒Z箍缩中磁驱动的瑞利-泰勒(RT)不稳定性的二维数值模拟 266
第七章 Z箍缩的应用 271
7.1 受控核聚变 271
7.2 Z箍缩作为X射线和中子的辐射源 275
7.3 X射线激光器 278
7.4 超强脉冲磁场的产生 280
7.5 加速器中高能粒子的聚焦 282
结束语 283
参考文献 285