等离子体平衡流场及其效应分析

发布时间：2021-01-01 08:13

　　热核聚变是未来人类获取清洁能源最可靠的途径,而托卡马克磁约束装置则是实现热核聚变可控运行希望最大的方法之一。本文采用理想磁流体力学模型,以J-TEXT装置的基本参数为基础,通过数值模拟的方法对托卡马克等离子体的平衡计算与转动模拟进行了研究,从而为J-TEXT上关于流场的实验研究提供了理论基础。主要包括以下内容:（1）通过推导和求解小环坐标下的Grad-shafranov平衡方程,获得J-TEXT托卡马克上更易与实验测量数据进行对比的小环坐标下的等离子体平衡位形以及磁场结构等平衡状态参数,并与实验室测量的结果进行比对,结果基本吻合。（2）利用理想磁流体模型中的磁冻结效应与流体的不可压缩性,推导计算自洽流场的物理模型,并通过实验上测量得到的局域环向转动速度确定流函数的形式与系数,从而获得了小环坐标下的三维自洽流场。利用获得的自洽流场与载流的平衡方程探究了自洽流场对于平衡的影响,为未来对于流场的研究提供了一定的理论基础。（3）从环向动量平衡方程出发,并将平衡流等效为内部动量源,建立了计算低杂波驱动后环向转动速度（考虑平衡流的影响）的物理模型,并进行数值模拟,从而成功解释了之前实验上观察到的剪... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 能源问题与可控核聚变技术
    1.2 磁约束原理及托卡马克简介
    1.3 流场的研究意义
    1.4 本文的主要内容
2 等离子体平衡计算
    2.1 引言
    2.2 物理模型
    2.3 数值模拟方法
    2.4 等离子体平衡数值模拟结果
    2.5 本章小结
3 自洽流场的数值模拟
    3.1 引言
    3.2 物理模型
    3.3 数值模拟结果
    3.4 本章小结
4 低杂波电流驱动对环向转动速度的影响
    4.1 引言
    4.2 物理模型
    4.3 数值模拟结果
    4.4 本章小结
5 等离子体的多态并存
    5.1 引言
    5.2 数值模拟以及结果分析
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本论文完成的主要内容
    6.2 存在的问题及展望
致谢
参考文献
附录 硕士论文期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]负磁剪切等离子体中离子温度梯度驱动不稳定性分析[J]. 简广德,黄林.  计算物理. 2001(06)



本文编号：2951248