边界等离子体输运模式的模拟研究

发布时间：2020-08-18 08:50

【摘要】：为了使托卡马克中的杂质能够顺利地排出装置,并实现其进一步的循环自持,针对偏滤器理论上的细化研究与实验上的合理控制是磁约束聚变装置科研工作中极其重要的一项内容。在偏滤器不同的运行模式下,托卡马克装置芯部和边界处的等离子体都会呈现出不同的输运状态,类似于密度、温度、速度与压强等各个特性参数的变化规律也都有着明显的差别。再者,边界SOL区域作为连接芯部等离子体和器壁材料的过渡区域,其变化状态直接影响着整个装置的运行状态,因而,对边界等离子体行为特性的研究具有非常重要的意义。针对现阶段托卡马克装置中边界SOL区域等离子体的理论研究细化不够充分等问题,本篇硕士论文共分为四章内容对边界等离子体特别是偏滤器靶板附近的等离子体输运特性进行分析研究。在第一章中,介绍研究的背景及意义,概括说明偏滤器的基本特性和不同运行模式之间的区别。在第二章中,对偏滤器靶板附近预鞘层的特性进行细化研究,得到了部分详细的解析结果。具体的,以“两点”模型为基础,对其进行分析与模拟,特别是对马赫数的模型进行了充分的分析与优化,改进了整体的模型。分别分析了几种对应于低再循环模式和高再循环模式下预鞘层区域中各物理量的变化情况,模拟得到马赫数的变化趋势和解析解。低再循环模式下,马赫数的变化从平缓到迅速,整体变化趋势是单调的,到靶板处达到声速。当粒子源与等离子体密度成零次幂时,粒子在所模拟的不同源项之中被加速的最慢；随着等离子体密度幂次的升高,马赫数的整体变化坡度越渐平缓,相同位置处的粒子被加速的越来越快,其加速区域越来越提前,整体移向上游区域。优化后的模型与原模型的结果有着细微的差别,相同位置处的等离子体速度稍小。高再循环模式下,马赫数在靠近X点附近的上游区域几乎是不变的,在靠近靶板附近的偏滤器区域会迅速上升,变化十分剧烈。与低再循环模式不同的是,反常输运项对高再循环模式下的模型造成了不可忽略的影响,模型优化以后,马赫数的整体变化趋势不变,但是相同位置处的等离子体速度变大,整体加速区域移向上游。在第三章和第四章中,根据偏滤器不同的运行模式,分别针对不同的边界等离子体输运模型进行细化、分析与优化,通过无量纲处理各个方程的系数,数值模拟后得到更加细致的模型和结论。最后总结全文。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O53;TL631.24

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 邓柏权,严建成,黄锦华;双群模型在偏滤器材料溅射研究中的应用[J];核聚变与等离子体物理;2002年03期

2 吴继红,张斧,许增裕,严建成;高热负荷下偏滤器材料的温度测量[J];核聚变与等离子体物理;2003年01期

3 洪文玉;严龙文;程均;赵开君;钱俊;王明旭;;HL-2A装置送气和加料的脱靶特性[J];核聚变与等离子体物理;2008年04期

4 邓柏权,谢中友,施汉文,H.H.Abou-gabal,G.A.Emmert;偏滤器靶板附近氦输运的蒙特卡洛模拟[J];核聚变与等离子体物理;1992年04期

5 周小兵,盛光昭,冯开明,朱毓坤,何开辉,龚学余;腐蚀和沉积对偏滤器靶板寿命的影响[J];核聚变与等离子体物理;1998年04期

6 邓柏权,严建成,黄锦华;自由表面液态锂偏滤器靶板物理过程研究[J];核科学与工程;2000年04期

7 罗正明;等离子体平衡问题的两种新的数值解法[J];核聚变与等离子体物理;1982年04期

8 潘宇东;用B2程序模拟HL-2A装置附着状态等离子体[J];核聚变与等离子体物理;2003年03期

9 欧靖;杨锦宏;;偏滤器运行模式对托卡马克边缘区等离子体平行流的影响[J];物理学报;2012年07期

10 朱毓坤,黄锦华,冯开明,邓培智,李毅强;聚变实验增殖堆FEB-E粒子抽除和抽气系统(英文)[J];核聚变与等离子体物理;1999年04期

相关会议论文 前10条

1 欧靖;;数值分析东方超环的偏滤器运行空间[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年

2 欧靖;;模拟分析在偏滤器脱靶状态下的高马赫数流[A];第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术学术研讨会会议摘要集[C];2009年

3 彭海鸥;陈银华;时桂芬;郑聚高;;Tokamak边缘区磁场混沌结构的研究[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年

4 桑超峰;孙继忠;戴舒宇;徐倩;王德真;;托卡马克偏滤器瓦片缝隙等离子体及燃料滞留模拟研究[A];第十六届全国等离子体科学技术会议暨第一届全国等离子体医学研讨会会议摘要集[C];2013年

5 李敏;周宇璐;张宝玲;侯氢;;氦辐照钨表面行为的分子动力学模拟研究[A];第五届反应堆物理与核材料学术研讨会、第二届核能软件自主化研讨会会议摘要集[C];2011年

6 王德真;桑超峰;孙继忠;;托卡马克偏滤器等离子体波动现象及其对壁材料侵蚀效应[A];第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术学术研讨会会议摘要集[C];2009年

7 韩晓玉;余德良;段旭如;;HL-2A多道可见光谱系统测量的初步结果[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年

8 李雪泓;李伟;卢杰;易萍;李栋;杨青巍;;HL-2A装置偏滤器靶板热沉积功率的测量[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年

9 赵伟;钟光武;;用于ITER偏滤器等离子体诊断的朗缪尔探针热分析[A];中国核科学技术进展报告（第二卷）——中国核学会2011年学术年会论文集第7册（核电子学与核探测技术分卷、脉冲功率技术及其应用分卷、核聚变与等离子体物理分卷）[C];2011年

10 陈培铭;叶民友;彭学兵;卯鑫;宋云涛;万元熙;;CFETR偏滤器第一壁模块热工水力学初步分析[A];第八届华东三省一市真空学术交流会论文集[C];2013年

相关博士学位论文 前5条

1 韩乐;偏滤器水冷钨铜模块传热与热应力问题研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 黄艳;边界局域模热负荷对钨偏滤器靶板侵蚀的模拟研究[D];大连理工大学;2016年

3 桑超峰;偏滤器等离子体鞘层及氢同位素在器壁材料中的滞留模拟研究[D];大连理工大学;2012年

4 戴舒宇;偏滤器靶板的侵蚀及杂质输运沉积的模拟研究[D];大连理工大学;2014年

5 王东升;EAST偏滤器物理及杂质注入行为研究[D];中国科学技术大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 吴昊声;基于SOLPS的CFETR雪花偏滤器的数值模拟[D];中国科学技术大学;2015年

2 杨涛;托卡马克中偏滤器材料的溅射行为研究[D];南华大学;2015年

3 刘秀;CFETR偏滤器靶板概念设计与分析[D];中国科学技术大学;2016年

4 张伦;钨偏滤器靶板粗糙表面在氘离子轰击下的形貌变化模拟研究[D];大连理工大学;2016年

5 郑志佳;边界等离子体输运模式的模拟研究[D];大连理工大学;2016年

6 杨世严;基于一维和三维耦合模型的偏滤器烘烤过程热应力分析[D];大连理工大学;2016年

7 李永亮;偏滤器粗糙靶板对尘埃逃逸能力的影响[D];大连理工大学;2012年

8 刘楠;水冷钨铜偏滤器临界热流数值模拟方法研究[D];南京航空航天大学;2013年

9 吴美薇;偏滤器靶板附近等离子体鞘层特性的模拟研究[D];大连理工大学;2012年

10 陈培铭;CFETR偏滤器热工水力设计与分析优化[D];中国科学技术大学;2015年

本文编号：2796005