许多托卡马克装置的高功率离子回旋波注入实验中，参量衰变不稳定性(PDI)过程的出现降低了加热效率，并可能在边界区域激发快离子和增加杂质。尽管实验上可以测量PDI的频谱，但是由于诊断条件的限制，不能从实验上证实PDI的衰变通道。理论上对PDI的理解都是基于三波相互作用，均匀等离子体假定下发展起来的非自洽模型。而通常托卡马克等离子体都是空间非均匀的，其中是否存在四波或四波以上相互作用需要检验。此外，现有PDI理论通常假设泵波的幅度、频率和波长不随时间变化。但实际上泵波自身也会受到波和等离子体相互作用的影响。为了更自洽地研究PDI过程，本论文采用基于等离子体第一性原理的PIC(particle-in-cell)方法对非均匀等离子体中离子回旋波的参量衰变不稳定性过程进行模拟研究。针对HT-7托卡马克的离子伯恩斯坦波加热实验[Li J et al2001 Plasma Phys.Control.Fusion431227-38]中观测到的PDI过程进行模拟计算，得到和实验测量一致的PDI频谱，从而解释了相关实验中观测到的参量衰变不稳定的产生机制，并研究了参量衰变导致的离子加热效应对泵波和子波的传播特性产生的影响。　　模拟研究表明，共振参量衰变不稳定性只能在匹配条件满足的位置附近被激发。由于托卡马克边界等离子体具有很强的非均匀性，一般都会存在满足共振衰变匹配条件的共振层，所以当入射波的入射功率足够大的时候共振参量衰变过程就可以被激发。因此，泵波的半倍频、二倍频和三倍频都可以被共振激发。　　此外，模拟中还观测到非共振参量衰变过程，同时离子被非线性朗道阻尼加热。非共振参量衰变过程通常发生在泵波的冷等离子体共振层附近，因为在那里泵波的波幅将达到其极大值而很容易超过激发非共振衰变过程所需要的阈值。显然，非线性朗道阻尼的出现将会使得入射波的能量沉积在我们所不希望的位置上，比如是在托卡马克的边界区域而不是芯部。　　入射波功率在等离子体边界区域的沉积将会对该区域内传播的离子回旋波产生影响。为了研究这些效应，我们对不同的入射波功率下共振和非共振参量衰变不稳定性过程进行了细致的研究。结果表明，在只有非共振衰变通道的情况下，由离子回旋准模导致的离子加热效应提升了垂直方向的有效离子温度，因此，对于给定频率的离子伯恩斯坦波，其波数发生了明显的下移。对于HT-7托卡马克上离子伯恩斯坦波的实验参数，入射功率为几百个千瓦的时候，泵波和子波的波数就可以降低到其初始值的一半左右。　　而在共振参量衰变过程中，等离子体和波的响应却与非共振情况很不一样。只发生共振参量衰变过程时，离子不会被加热，泵波和子波都满足其相应的线性色散关系。随着入射波功率的提高，更多的参量衰变通道将会被激发，参量衰变不稳定性的频谱被展宽。当模拟中的入射功率足够大时，共振和非共振参量衰变过程同时被观测到，离子被加热。泵波和子波的波数都因此偏离了由初始离子温度给出的线性色散曲线，而与修正后离子的有效温度给出的线性色散曲线相一致。