Гибридные континуально-атомистические модели взаимодействия лазерного излучения с веществом и их применение для решения прикладных задач

Будет разработана модель и компьютерная программа для моделирования распространения и поглощения лазерного излучения на основе решения уравнений Максвелла. Будут получены профили энерговыделения в мишенях, служащие начальными данными для расчета отклика вещества на лазерное воздействие. 2. Будет разработан алгоритм и компьютерная программа параллельного решения уравнения теплопроводности. Будет выявлена роль электронной теплопроводности в процессе гомогенного плавления вещества в режимах, когда температура электронной подсистемы существенно превосходит температуру кристаллической решетки. 3. Будет разработана и реализована гибридная МД-ГД модель, позволяющая осуществлять в сквозном расчете переход из области МД описания в область ГД описания среды и обратно. Для сопряжения моделей будет разработана пионерская модель переходной области, позволяющая волнам давления и тепловым потокам проходить из одной области в другую. Модель будет основана на существенном развитии более раннего подхода, реализующего одномерные граничные условия, не отражающие волны давления [Schafer et al. 2002]. 4. Будет проведено тестирование и верификация гибридной модели, будет проведено сравнение разработанного подхода с чистым континуальным и атомистическим моделированием, а также с экспериментальными данными по глубине абляции мишеней. Ожидается, что гибридная модель будет превосходить по точности гидродинамический подход, особенно в зонах нуклеации и разрушения вещества, и при этом значительно выигрывать во времени выполнения у чистого молекулярно-динамического метода. 5. С помощью разработанной гибридной модели будет изучена динамики процесса распада и слияния ансамбля наночастиц металлов, погруженных в жидкость. Ожидается, что с помощью нового подхода удастся провести моделирование актуальной проблемы абляции вещества в жидкости и определить различные режимы образования наночастиц под действием фемтосекундных лазерных импульсов.