等离子体中存在的宏观不稳定性为实现受控热核聚变设置了重重障碍,因此研究等离子体中的宏观不稳定性就显得颇为重要.这些不稳定性的诸多性质都可用磁流体力学(MHD)模型进行研究,研究的结果为等离子体实验和天体物理观测中的许多现象提供了直观的认识.该文分别对磁约束聚变中的螺旋不稳定性进行研究,得到了一些有意思的结果.作为三种研究等离子体不稳定性的标准方法之一,直观方法[Krall N A and Trivelpiece A W,Principles of Plasma Physics(McGraw-Hill Book Company,NewYork,1973),p.220]从处于平衡态的等离子体出发,考察作用于等离子体上的力由扰动引起的变化.如果这种变化会增强初始扰动,那么系统就向不稳定方向发展,反之,如果力的变化有利于抑制初始扰动,系统就是稳定的.基于同样的原理,该文采用时间展开的方法研究柱几何及环几何等离子体中扰动模数m≥1的理想螺旋扰动的时间演化及其不稳定性,得到了一系列适用于任意磁剪切位形的螺旋不稳定性的解析判据,有利于直观地了解等离子体中的螺旋不稳定性.由于这种方法直接通过考察速度的时间导数是否与初始扰动速度同号来判断不稳定性,所以得到的判据既是不稳定性发生的充分条件又是必要条件.对柱几何可压缩等离子体中螺旋扰动的研究得到以下结论:在不可压缩性引起的修正中,等效压强P=γp+B<,z><2>/μ<,0>和磁场项2kB<,θ>B<,z>在修正项中的作用是退稳的,但是角向磁场的平方项(m十1)B<,θ><2>/r却起到致稳的作用.对于正剪切磁场位形,等效压强的梯度dP/dr恒为负,是退稳项.对于反剪切磁场位形,等效压强梯度在芯部为正,是致稳的,而在中部和等离子体边界附近却是负的,也是退稳项.对环几何不可压缩等离子体中螺旋扰动的研究发现:模数为m的螺旋扰动会与环效应耦合衍生出m±m(m=1,2….)的项,对m±m的模产生影响,反过来,m±m的扰动会对模数为m的螺旋扰动施加影响.