【摘要】：低雜波加熱和電流驅(qū)動是實現(xiàn)磁約束核聚變的重要手段之一。在一些托卡馬克裝置上開展的實驗發(fā)現(xiàn),即便在滿足可近性條件的情況下,低雜波仍無法傳播到線性理論預(yù)測的高密度等離子體區(qū)域,同時電流驅(qū)動效率也快速下降。理論與實驗的研究結(jié)果表明:波與等離子體之間的非線性相互作用——參量衰變不穩(wěn)定性被認(rèn)為是可能導(dǎo)致這種密度閾值問題的重要原因。目前的理論研究只是針對均勻等離子體參數(shù)分布下的線性穩(wěn)定性分析,而對于非均勻等離子體中的低雜波耦合與傳播過程,基于時域有限差分和麥考馬克方法的全波數(shù)值模擬是一種可行的研究方法。該方法可以同時給出波與等離子體作用的線性過程和非線性過程,并可以提供與理論和實驗相符的全時空物理圖像。本文根據(jù)雙流體物理模型和平板計算模型,引入了時域有限差分和麥考馬克方法相結(jié)合的數(shù)值算法,并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了并行計算程序。本文的線性全波數(shù)值計算結(jié)果再現(xiàn)了低雜波在等離子中傳播的色散關(guān)系以及快慢波模轉(zhuǎn)換的物理過程,這與解析解的結(jié)果吻合較好,從而說明數(shù)值結(jié)果的可靠性。采用全波數(shù)值模擬的參量衰變不穩(wěn)定性計算結(jié)果表明,在刮削層密度較低區(qū)域低雜波會發(fā)生明顯的參量不穩(wěn)定性。低雜泵波衰變?yōu)榈皖l離子聲波和邊頻低雜波,同時該參量衰變過程的發(fā)生引起泵波的譜展寬。此外,等離子體溫度的提高對該參量衰變過程起到了明顯的抑制作用。這與R.Cesario等人的實驗和線性分析理論研究結(jié)果相一致。當(dāng)采用不同的參數(shù)區(qū)間時,全波數(shù)值計算結(jié)果還顯示,在滿足低雜波雙等離子體共振衰變的區(qū)域,低雜波會發(fā)生雙等離子體衰變,低雜泵波衰變?yōu)閮芍ьl率幾乎為泵波頻率1/2的低雜子波。所有的這些數(shù)值模擬研究成果將為解釋低雜波電流驅(qū)動實驗中出現(xiàn)的密度閾值問題提供有價值的參考。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TL631

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