Estudio de un blanco experimental aplicado a astrofísica de laboratorio

Nicolás Sánchez de Rivera, Ana María (2017). Estudio de un blanco experimental aplicado a astrofísica de laboratorio. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Estudio de un blanco experimental aplicado a astrofísica de laboratorio
Author/s:
  • Nicolás Sánchez de Rivera, Ana María
Contributor/s:
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: 2017
Subjects:
Freetext Keywords: Alta densidad de energía, disco acrecimiento, código ARWEN, láser, onda de choque
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Energética
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

Full text

[thumbnail of TFG_ANA_MARIA_NICOLAS_SANCHEZ_DE_RIVERA.pdf]
Preview
PDF - Requires a PDF viewer, such as GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
Download (5MB) | Preview

Abstract

En los últimos años ha ido cobrando protagonismo una rama de la física denominada
física de alta densidad de energía. El alcance y repercusión de este área de investigación
está incrementándose gracias al desarrollo de los dispositivos láser y otras herramientas.
Estos progresos han permitido reproducir condiciones extremas que tienen lugar en objetos
astronómicos. De forma que un sistema a escala de laboratorio pueda servir como modelo
para describir un fenómeno astrofísico.
El presente trabajo desarrolla un estudio de un blanco experimental para poder analizar
un fenómeno que ocurre en la etapa final de la evolución de algunas estrellas, la
formación de discos de acrecimiento a su alrededor, constituidos de materia captada de
otro cuerpo celeste.
Para el diseño del modelo que represente el fenómeno antes descrito, se ha tomado
como base un artículo científico que evalúa diferentes blancos, con el fin de determinar
cual representa con mayor precisión el comportamiento y evolución de los discos de acrecimiento.
Para este proyecto se ha seleccionado el diseño considerado más adecuado al
final del análisis de dicho artículo.
La simulación consiste básicamente en generar un flujo de plasma que choque con
un obstáculo, imitando el material procedente de los discos que cae en la superficie de
la estrella. El flujo de plasma se consigue a través de la interacción de un láser con la
materia. Se generará una onda de choque que transformará la materia a un estado de
plasma. Este se expandirá hasta topar con un obstáculo que simule ser la superficie de la
estrella.
Se realizan simulaciones del blanco utilizando el código de simulación ARWEN desarrollado
por el Instituto de Fusión Nuclear. El código ARWEN resuelve el modelo de
ecuaciones que describe el comportamiento de un plasma, mediante la discretización del
sistema objeto de estudio, dividiendo el sistema en celdas y resolviendo las ecuaciones
para cada una de ellas. Se usa un esquema de resolución con malla adaptativa que genera
un mallado diferente según la precisión requerida en cada zona.
Se ha llevado a cabo un análisis de la influencia de la energía del láser, el máximo nivel
de resolución utilizado en el mallado y la consideración de la radiación, en la evolución del
sistema. Las combinaciones de las variaciones de los parámetros antes descritos se resumen en doce simulaciones realizadas, en las que concretamente se evalúa la dependencia de la
onda de choque generada con dichos parámetros. Para ello se ha detectado la posición de
la onda en cada instante para cada simulación, y se ha calculado la velocidad de esta en
las diferentes regiones del sistema. Una vez conocidas las velocidades se ha observado la
variación de estas con los parámetros.
Como consecuencia de la evaluación exhaustiva de las velocidades de la onda de choque
en cada región del blanco, se ha podido determinar un método de predicción de la velocidad
de la onda de choque en función de la energía del láser. Así se puede conocer a priori la
energía necesaria para que se genere una onda de choque con una velocidad determinada
en una región del sistema.
Fruto de estos análisis también ha podido determinarse la independencia de la evolución
del sistema con la radiación, lo que simplificaría futuros estudios al poder despreciar
esta y obtener los mismos resultados. Asimismo, han podido compararse diferentes estimaciones
de las velocidades de las ondas de choque, concluyéndose que la velocidad de la
onda no es constante en una misma región. Por último, se ha podido suponer la resolución
mínima necesaria que debería aplicarse para la correcta definición de las simulaciones.
En resumen, mediante la simulación de un blanco ha podido representarse el comportamiento
de los discos de acrecimiento situados en torno a las estrellas, pudiendo realizarse
un profundo estudio de las ondas de choque generadas.

More information

Item ID: 49210
DC Identifier: https://oa.upm.es/49210/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:49210
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 24 Jan 2018 14:46
Last Modified: 19 Apr 2018 08:17
  • Logo InvestigaM (UPM)
  • Logo GEOUP4
  • Logo Open Access
  • Open Access
  • Logo Sherpa/Romeo
    Check whether the anglo-saxon journal in which you have published an article allows you to also publish it under open access.
  • Logo Dulcinea
    Check whether the spanish journal in which you have published an article allows you to also publish it under open access.
  • Logo de Recolecta
  • Logo del Observatorio I+D+i UPM
  • Logo de OpenCourseWare UPM