Comptes Rendus
no. 5
Ablative Rayleigh–Taylor instability in the limit of an infinitely large density ratio
[Instabilité de Rayleigh–Taylor d'un front d'ablation dans la limite d'un rapport de densité infini]

Présenté par : Paul Clavin

Paul Clavin1  ; Christophe Almarcha1
1 Institut de recherche sur les phénomènes hors équilibre, UMR 6594, CNRS-universités d'Aix-Marseille I & II, 49, rue Joliot-Curie, BP 146, technopôle de château-Gombert, 13384 Marseille cedex 13, France
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 5, pp. 379-388.

Dans les conditions de la fusion par confinement inertiel (FCI), on montre que l'écoulement associé à un front d'ablation fortement accéléré en direction du milieu dense est potentiel à l'ordre dominant de la limite infini du rapport de densité. La vorticité apparaît à l'ordre suivant de l'analyse en perturbation et l'étude non linéaire se réduit à celle d'un problème à deux potentiels de vitesse. Ce résultat simplifie grandement l'analyse et met l'étude des instabilités hydrodynamiques du front d'ablation en FCI sur de nouvelles bases en permettant l'utilisation de méthodes intégrales de frontières. Quelques exemples sont données à la fin de cette Note.

The instability of ablation fronts strongly accelerated toward the dense medium under the conditions of inertial confinement fusion (ICF) is addressed in the limit of an infinitely large density ratio. The analysis serves to demonstrate that the flow is irrotational to first order, reducing the nonlinear analysis to solve a two-potential flows problem. Vorticity appears at the following orders in the perturbation analysis. This result simplifies greatly the analysis. The possibility for using boundary integral methods opens new perspectives in the nonlinear theory of the ablative RT instability in ICF. A few examples are given at the end of the Note.

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DOI : 10.1016/j.crme.2005.03.005
Keywords: Fluid mechanics, Rayleigh–Taylor instability, Ablation fronts, Inertial confinement fusion
Mot clés : Mécanique des fluides, Instabilité de Rayleigh–Taylor, Fronts d'ablation, Fusion par confinement inertiel
Paul Clavin 1 ; Christophe Almarcha 1

1 Institut de recherche sur les phénomènes hors équilibre, UMR 6594, CNRS-universités d'Aix-Marseille I & II, 49, rue Joliot-Curie, BP 146, technopôle de château-Gombert, 13384 Marseille cedex 13, France 
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Paul Clavin; Christophe Almarcha. Ablative Rayleigh–Taylor instability in the limit of an infinitely large density ratio. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 5, pp. 379-388. doi : 10.1016/j.crme.2005.03.005. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2005.03.005/

[1] S. Atzeni; J. Meyer-Ter-Vehn The Physics of Inertial Fusion, Clarendon Press, Oxford, 2004

[2] L. Masse, Étude linéaire de l'instabilité du front d'ablation en fusion par confinement inertiel, Thèse de l'Université de Provence 23, novembre 2001

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[5] B.A. Remington; S.W. Haan; S.G. Glendinning; J.D. Kilkenny; D.H. Munro; R.J. Wallace Large growth Rayleigh–Taylor experiments used shaped laser pulses, Phys. Rev. Lett., Volume 67 (1991), pp. 3259-3262

[6] P. Clavin; F. Williams Asymptotic spike evolution in Rayleigh–Taylor instability, J. Fluid. Mech., Volume 525 (2005), pp. 105-113

[7] L. Duchemin, C. Josserand, P. Clavin, Asymptotic behaviour of the Rayleigh–Taylor instability, Phys. Rev. Lett. (2005), submitted for publication

[8] C. Almarcha, L. Duchemin, C. Josserand, P. Clavin, 2005, in preparation

[9] D. Layzer On the instability of superposed fluids in a gravitational field, Astrophys. J., Volume 122 (1955), pp. 1-12

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