人們普遍認(rèn)為撕裂模不穩(wěn)定性在空間等離子體和實(shí)驗(yàn)室等離子體中都有著重要的作用。撕裂模不穩(wěn)定性會導(dǎo)致磁場的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變,磁能會轉(zhuǎn)化為動能和熱能。許多空間等離子中爆發(fā)性的現(xiàn)象都與撕裂模有關(guān)。在實(shí)驗(yàn)室等離子體中,撕裂模不穩(wěn)定性被認(rèn)為是導(dǎo)致托卡馬克裝置等離子體約束下降的主要原因。因此,研究撕裂模不穩(wěn)定性對實(shí)現(xiàn)可控核聚變有著重要的作用。為了更好的研究托卡馬克撕裂模不穩(wěn)定性的相關(guān)問題,我們開發(fā)了三維環(huán)位形托卡馬克磁流體模擬程序CLT。之后,我們進(jìn)一步對CLT進(jìn)行了升級優(yōu)化,主要包括空間精度從二階精度升級為四階精度并對邊界進(jìn)行優(yōu)化處理。升級后的CLT其計(jì)算精度和數(shù)值穩(wěn)定性有明顯提高。目前CLT不僅可用來模擬鋸齒振蕩（sawtooth）等大尺度非線性物理過程,也可以用來模擬研究霍爾效應(yīng)、電流驅(qū)動、RMP等對托卡馬克電阻撕裂模不穩(wěn)定性的影響。我們系統(tǒng)地研究了霍爾效應(yīng)對托卡馬克撕裂模和電阻內(nèi)扭曲模的影響。我們的模擬結(jié)果證明了電子的抗磁漂移效應(yīng)自洽的包含在Hall-MHD方程組中。在Hall-MHD模型中,撕裂模不穩(wěn)定性導(dǎo)致的磁場擾動會沿著電子的抗磁漂移方向旋轉(zhuǎn),其頻率略低于電子的抗磁漂移頻率。在研究霍爾效應(yīng)... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 聚變能源
    1.2 慣性約束聚變與磁約束聚變
    1.3 托卡馬克
        1.3.1 歐姆加熱
        1.3.2 中性束注入
        1.3.3 射頻波加熱
        1.3.4 低混雜波加熱
    1.4 點(diǎn)火條件
    1.5 ITER計(jì)劃
    1.6 等離子體
    1.7 等離子體數(shù)值模擬
        1.7.1 磁流體模擬
        1.7.2 粒子模擬
        1.7.3 混合模擬
    1.8 磁流體不穩(wěn)定性
    1.9 論文安排
2 電阻磁流體基本理論
    2.1 磁場重聯(lián)
    2.2 撕裂模
    2.3 線性撕裂模理論（FKR theory）
    2.4 托卡馬克線性撕裂模理論
    2.5 電阻內(nèi)扭曲模（resistive kink mode）
    2.6 鋸齒振蕩（Sawtooth）
    2.7 雙撕裂模（double tearing mode）
    2.8 抗磁漂移效應(yīng)對撕裂模的影響
    2.9 共振磁擾動（Resonant Magnetic Perturbations,RMP）
        2.9.1 驅(qū)動重聯(lián)
        2.9.2 旋轉(zhuǎn)磁島的飽和
    2.10 本章小結(jié)
3 CLT最新版本簡介
    3.1 代碼簡介
    3.2 模型方程
    3.3 數(shù)值方法
        3.3.1 坐標(biāo)系統(tǒng)及網(wǎng)格劃分:
        3.3.2 空間離散方法:
        3.3.3 時(shí)間推動方法
        3.3.4 平衡位形的生成
        3.3.5 邊界處理
    3.4 程序流程
    3.5 程序并行方案
    3.6 程序的升級優(yōu)化
        3.6.1 空間四階精度算法升級
        3.6.2 Hall-MHD模型的引入
        3.6.3 邊界處理優(yōu)化
        3.6.4 Resonant Magnetic Perturbations （RMP）模擬
    3.7 本章小結(jié)
4 霍爾效應(yīng)對托卡馬克中撕裂模不穩(wěn)定性的影響
    4.1 引言
    4.2 CLT中使用的Hall-MHD方程組
    4.3 模擬結(jié)果
        4.3.1 m/n=2/1 tearing mode的模結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動頻率
        4.3.2 霍爾效應(yīng)對撕裂模增長率的影響
        4.3.3 雙撕裂模不穩(wěn)定性
    4.4 本章小結(jié)
5 霍爾效應(yīng)對托卡馬克中鋸齒振蕩的影響
    5.1 引言
    5.2 鋸齒振蕩模擬結(jié)果
        5.2.1 電阻磁流體模擬結(jié)果
        5.2.2 霍爾磁流體模擬
    5.3 本章小結(jié)
6 共振磁擾動（Resonant Magnetic Perturbations,RMPs）
    6.1 引言
    6.2 RMP實(shí)現(xiàn)方法
    6.3 數(shù)值模擬結(jié)果
    6.4 本章小結(jié)
7 總結(jié)和展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：2978129