频率相关辐射转移对辐射激波结构的影响

辐射激波是指气体中的激波，其中来自极热激波后物质的辐射能量和通量在激波总能量预算中不可忽略，且往往足以加热激波前方的物质。许多关于辐射激波的模拟（包括天体物理和实验室实验背景）均采用与流体动力学耦合的灰体辐射转移处理。然而，气体的不透明度随频率变化巨大，若要复现相关物理过程，必须考虑这一点。我们利用 HERACLES 代码，采用多群（频率相关）辐射转移方法，对 Ar 气中的辐射激波进行了辐射流体动力学模拟，不透明度数据取自 ODALISC 数据库。我们展示了所用频率群数量对 Ar 气中亚临界和超临界辐射激波的动力学及形态（特别是辐射前驱区的范围）的影响。我们发现，即使使用较少的群数，模拟结果与单群（灰体）模拟相比也存在显著差异，且要正确模拟此类激波，需要最少数量的群。当群数增加至 50 以上时，结果似乎最终收敛。在超临界激波的模拟中，我们还解析了连接冷却层与最终激波后状态及前驱区的适应区。在这些适应区内，我们发现一个或多个高不透明度群中紧邻激波前方的辐射通量可将气体加热至高于激波后温度的水平。通过利用 Hugoniot 曲线，我们验证了质量、动量和能量（包括辐射通量）守恒，从而检验了辐射流体动力学方案的一致性。略。