Computational algorithms for multiphase magnetohydrodynamics and applications to accelerator targets

Computational algorithms for multiphase magnetohydrodynamics and applications to accelerator targets

Samulyak, R.V. ; Bo, W. ; Li, X. ; Kirk, H. ; McDonald, K.

Інші назви: Розрахункові алгоритми для багатофазної магнітогідродинаміки і застосування до мішеней прискорювачів

Інший ID: PACS: 47.11, 47.35, 47.55

URI: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32126

Посилання: Computational algorithms for multiphase magnetohydrodynamics and applications to accelerator targets / R.V. Samulyak, W. Bo, X. Li, H. Kirk, K. McDonald // Condensed Matter Physics. — 2010. — Т. 13, № 4. — С. 43402:1-12. — Бібліогр.: 32 назв. — англ.

Підтримка: This manuscript has been authored in part by Brookhaven Science Associates, LLC, under Contract No. DE–AC02–98CH10886 with the U.S. Department of Energy. The United States Government retains, and the publisher, by accepting the article for publication, acknowledges, a world-wide license to publish or reproduce the published form of this manuscript, or allow others to do so, for the United States Government purpose. This research utilized resources at the New York Center for Computational Sciences at Stony Brook University/Brookhaven National Laboratory which is supported by the U.S. Department of Energy under Contract No. DE–AC02–98CH10886 and by the State of New York.

Дата: 2010

Завантажень: 664

Computational algorithms for multiphase magnetohydrodynamics and applications to accelerator targets

Анотація:

An interface-tracking numerical algorithm for the simulation of magnetohydrodynamic multiphase / free surface flows in the low-magnetic-Reynolds-number approximation of (Samulyak R., Du J., Glimm J., Xu Z., J. Comp. Phys., 2007, 226, 1532) is described. The algorithm has been implemented in multi-physics code FronTier and used for the simulation of MHD processes in liquids and weakly ionized plasmas. In this paper, numerical simulations of a liquid mercury jet entering strong and nonuniform magnetic field and interacting with a powerful proton pulse have been performed and compared with experiments. Such a mercury jet is a prototype of the proposed Muon Collider / Neutrino Factory, a future particle accelerator. Simulations demonstrate the elliptic distortion of the mercury jet as it enters the magnetic solenoid at a small angle to the magnetic axis, jet-surface instabilities (filamentation) induced by the interaction with proton pulses, and the stabilizing effect of the magnetic field.

Описано інтерфейс-простежувальний числовий алгоритм для моделювання магнітогідродинамічних (MHD) потоків мультифаза/вільна поверхня у наближенні низькомагнітних чисел Рейнольдса (Samulyak R., Du J., Glimm J., Xu Z., J. Comp. Phys., 2007, 226, 1532). Алгоритм застосовується у мультифізичному коді FronTier і використовується для моделювання MHD процесів у рідині та слабко іонізованій плазмі. Числово змодельовано рідкий ртутний струмень, що входить у сильне та неоднорідне магнітне поле і взаємодіє з потужним протонним імпульсом, і порівняно з експериментом. Такий ртутний струмінь є прототипом запропонованого майбутнього прискорювача частинок Мюонний коллайдер/Нейтринна фабрика. У процесі моделювання продемонстровано еліптичну дисторцію ртутного струменя, коли він входить у магнітне поле за малого кута до магнітної осі, нестійкості струмінь-поверхня (філаментацію), індуковані взаємодією з протонними імпульсами, та стабілізувальний ефект магнітного поля.

Показати повний запис статті