双撕裂模激发等离子体剪切流非线性演化的研究

来源 :南华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kitty1973
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在空间和磁约束聚变等离子体中,磁重联现象普遍存在。磁重联改变了体系磁场的拓扑结构,同时伴随着等离子体磁能向动能和热能的快速转变。在托卡马克装置中,磁重联引起撕裂模不稳定性使得局部等离子体的温度剖面变平,这不仅降低了装置对等离子体的有效约束,甚至还会导致等离子体放电的破裂,是一种重要的磁流体不稳定性。另外,由于磁岛内压强梯度被展平而导致的自举电流扰动会驱动新经典撕裂模不稳定性。撕裂模(新经典撕裂模)是限制托卡马克装置?N值进一步提升的主要障碍。  反磁剪切位形是一种先进的托卡马克运行模式。由于具有非单调的安全因子剖面,实验表明在其相邻的两个有理面上容易激发双撕裂模不稳定性。由于磁岛间的相互驱动,双撕裂模呈现出更加复杂和丰富的物理特征,其磁重联过程中激发的等离子体剪切流被认为是触发内部输运垒重要因素。本论文采用电阻磁流体模型研究了双撕裂模非线性演化的动力学过程及其激发的等离子体剪切流的物理性质,研究了局部反常等离子体电阻、霍尔效应等的影响,并且对弱剪切流条件下的双撕裂模动力学特征展开了初步的理论研究。论文中各节内容安排如下:  第一章,简述了本论文研究的背景,介绍了磁场重联的概念和线性、非线性撕裂模的理论基础。对托卡马克装置反剪切运行模式及双撕裂模不稳定性的最新研究结果也做了简单的介绍。  第二章,采用电阻磁流体方程组,在平板模型下数值研究了双撕裂模的非线性演化过程。本论文对局域反常电阻的研究结果表明,反常电阻促进了磁重联过程,同时,发生在有理面上的局域反常电阻促进双撕裂模磁重联最明显。  第三章,主要研究了双撕裂模磁重联激发的剪切流的非线性演化过程。本论文的研究结果表明,在双撕裂模非线性增长的早期阶段,体系中没有明显的等离子体剪切流;在快速磁重联阶段,双撕裂模磁岛之间的相互耦合激发了显著的等离子体剪切流,该剪切流主要位于两有理面之间的磁岛外围磁力线耦合的区域。数值研究表明,该剪切流持续了数十个Alfvén时间步,逐渐在两有理面之间形成了两个明显的速度涡旋结构。在磁重联的后期,剪切流的强度随着重联的衰减而减少,同时,原来大的速度涡旋结构演变成若干个小的速度涡旋。此外,研究结果还表明,较大的等离子体电阻促进了双撕裂模的磁重联过程,但是对剪切流的强度和空间结构没有明显的影响;适当增大初始有理面间的距离,剪切流的强度也变大。如果各有理面上的撕裂模不能相互耦合形成双撕裂模结构,剪切流随之消失。对有理面附近剪切流特征的研究表明,有理面附近存在明显的剪切流。  第四章,本论文采用Hall-MHD方程组研究了Hall效应对双撕裂模磁重联激发的等离子体剪切流的影响。研究结果表明Hall磁重联是一种快速磁重联机制,Hall效应促进了双撕裂模磁重联的发展。一方面,Hall系数对剪切流的强度和空间分布没有影响。另一方面,Hall效应能够在环向驱动可观的等离子体流,在量级上比电阻磁重联模型中的对应值高一个数量级。  第五章,研究了几种典型的剪切流剖面分布对双撕裂模非线性演化动力学行为的影响。我们的研究表明,弱的剪切流能够有效的减缓(抑制)撕裂模早期的发展,同时极向剪切流的效果优于径向剪切流。本章的研究结果对将来开展相关的实验研究提供了积极的理论参考。  最后我们对工作进行了总结及展望。
其他文献
学位
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
企业实践能够有效的提升教师知识水平、实践能力等,进而推动信息化课程的建设,提高课程质量.因此,本文将以《化工单元操作》课程为例,分析了教师参加企业实践在课程内容、资
期刊
本论文结合上海光源(SSRF,Shanghai Synchrotron Radiation Facility)X射线小角散射(SAXS,small angle X-ray scattering)实验站的运动控制和数据采集系统研制展开研究。  
从聚变动力堆系统的研究发展趋势来看,液态金属包层由于许多优点而具有非常大的吸引力,成为聚变堆研究的重要方向和热点课题。然而,导电的液态金属在液态包层中横穿聚变强磁场流
学位
随着经济的飞速发展和互联网技术、控制技术、信息通信技术等科技的进步,以及人们物质生活水平的不断提高,人们的工作、生活与通讯、信息关系日益密切。如何让人们拥有一个安全
小动物CT成像是在医用计算及断层扫描成像(Computed Tomography,CT)领域的基础上所发展起来的为了满足生物学成像,临床前研究的需要而发展起来的先进技术。基于平板探测器的
本文借助数值模拟与理论分析相结合的研究手段,主要研究双冷嬗变次临界包层中子物理学方案设计优化和安全特性。 中子学方案设计优化是在充分分析聚变次临界堆中子学特
循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells,CTCs)是从原发肿瘤组织中脱落进入外周血液循环系统的肿瘤细胞,经过转移、侵袭和增殖可以形成新的肿瘤组织。肿瘤细胞的转移特性导致恶