托卡马克等离子体环向转动对测地声模影响的理论研究

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测地声模(GAM)是环形等离子体中所特有的一支环向对称,极向上近似对称的静电扰动模。测地声模可以通过非线性相互作用将漂移波湍流散射到稳定的短波区域,从而控制和改善等离子体的输运,所以得到了广泛的关注。另一方面,托卡马克等离子体中存在着平衡转动流。本论文主要针对托卡马克等离子体环向转动对测地声模的碰撞阻尼以及无碰撞阻尼的影响进行了研究,主要结果如下:  环向转动对测地声模碰撞阻尼的影响研究结果表明,在流体近似下,测地声模的碰撞黏滞阻尼率随着环向转动马赫数有一个很小的增加。在动理学机制下,在低碰撞区域,当安全因子较小时,环向转动会减小测地声模的碰撞阻尼率,而当安全因子较大时,环向转动会增大测地声模的碰撞阻尼率,但是增幅非常小。在高碰撞区域,无论安全因子取何值,环向转动总会增大测地声模的碰撞阻尼率,而且增幅比在低碰撞区域大很多。  环向转动对测地声模无碰撞阻尼的影响研究结果表明,只考虑离子时,测地声模的频率会随着环向转动马赫数逐渐增大,而其由离子引起的无碰撞阻尼率则会随着环向转动马赫数迅速减小。此外,低频模和声波分支的频率以及无碰撞阻尼率都会随着环向转动马赫数而逐渐减小,其中环向转动对声波分支的频率以及无碰撞阻尼率的影响非常小,基本上可以忽略。考虑电子动力学效应后,测地声模的频率仍然随着环向转动马赫数逐渐增大,而且和没考虑电子动力学效应时的影响基本上是一样的。而对于测地声模的无碰撞阻尼,在考虑电子动力学效应后,由于环向转动会使共振电子的数目增多,从而大大增强由电子引起的朗道阻尼。因此,当安全因子较小时,环向转动会使测地声模的无碰撞阻尼率逐渐减小,而且环向转动马赫数较大时,测地声模的无碰撞阻尼率会随着环向转动马赫数增加而减小地很慢甚至会开始增大。而当安全因子较大时,环向转动会使测地声模的无碰撞阻尼逐渐增大,而且安全因子或者环向转动马赫数越大时,增加的幅度也越大。
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