电阻层电阻壁模理论及线性撕裂模反馈控制的数值研究
发布时间：2021-07-01 15:18
电阻壁模和撕裂模在很大程度上限制了托卡马克装置的比压值。为了使未来先进托卡马克装置（例如:ITER）达到高比压、长脉冲放电及稳态运行的目标,抑制电阻壁模和撕裂模等磁流体不稳定性的研究已成为当今核聚变的重要问题。大量的研究工作表明,被动控制（例如:等离子体环向旋转）或主动控制（例如:磁反馈线圈）对电阻壁模和撕裂模都具有一定的稳定作用。在许多数值和解析研究等离子体旋转对电阻壁模影响时,通常假设等离子体为零电阻的理想磁流体。随着研究的深入,发现在有理面附近的等离子体电阻对磁流体不稳定性作用很大。目前,对于这个问题的研究还有待进一步完善。本论文通过能量原理的方法推导了电阻壁模的色散关系,该色散关系包含了有理面附近等离子体电阻层阻尼和动理学阻尼。数值求解了所得到的色散关系,以此在理论上系统地研究了有理面附近等离子体电阻层对动理学电阻壁模稳定性的作用。对于线性撕裂模磁反馈控制的研究,以前的工作基本上是在平板模型或柱几何下进行的。为了进一步得到稳定线性撕裂模的最优化磁反馈控制方案,本论文利用MARS-F程序,数值地研究了磁反馈控制对线性撕裂模稳定性的影响。本论文的基本内容如下:第一章,简要介绍了本论...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２托卡马克装置磁场示意图［７］??Ｆｉｇ．?１．２?Ａ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｔｏｋａｍａｋ［７Ｊ??
做往复运动。但是由于两端的磁场都是开放的，那些不满足条件的带电粒子会沿着磁力??线逸出，如何减少两端损失是这个装置的关键问题。封闭式装置一般是为环形，磁力线??完全封闭在等离子体区域中。其典型的代表就是托卡马克装置，见图１．２，它是一个环??形轴对称系统，外面缠绕的多组线圈产生的环向磁场和等离子体电流感应的极向磁场组??成了螺旋式磁场，来实现对等离子体进行约束，最后采用一定的加热手段进行聚变反应。??等离子体??图１．１磁镜装置示意图｜７］??Ｆｉｇ．?１．１?Ａ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｍｉｒｒｏｒ?ｄｅｖｉｃｅ＾７１??垂直场线圈?环向场线圈??等离子体电流等离子体磁力线??图１．２托卡马克装置磁场示意图［７］??Ｆｉｇ．?１．２?Ａ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｔｏｋａｍａｋ［７Ｊ??托卡马克｜１Ｇ］（Ｔｏｋａｍａｋ），一词来源于俄语中几个词环形（ｔｏｒｏｉｄａｌ）、真空室（ｋａｍｅｒａ）、??磁（ｍａｇｎｅｔ）、线圈（ｋｏｔｕｓｈｋａ）的缩写，这个设想首次是由前苏联科学家提出的，当??－３－??
??这种往复反弹轨道在小圆截面上的投影呈香蕉形状，因此称之为香蕉粒子，如图１．４所??７Ｊ＼?〇??粒子导向中心??广ｙ粒子轨道找影??Ｘ＾Ｒ??＼找子导向中心投影??图１．４捕获粒子的运动轨迹［９］??Ｆｉｇ．?１．４?Ｍｏｖｅｍｅｎｔ?ｏｒｂｉｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｐｐｅｄ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ１９１??下面简单介绍一些与磁场位形相关的概念。当磁力线在环向旋转一周时在极向上就??会转过一个弧度，把这个弧度叫做回旋变换角ｈ??Ａｄ?ＲＢｇ?１〇、??１?＝孓、’?（Ｕ８）??另外一个参数就是安全因子ｇ，即是回旋变换角的倒数。??ｒＢ，??０．１９）??对于有理磁面，安全因子还可以表示为??ｇ?＝?￣，?（１．２０）??ｎ??磁场中相邻磁面上的磁力线相互交叉和扭曲的现象叫做剪切，其表达式为??Ｓ＝ｒ—包，?（１．２１）??ｑ?ｄｒ??对于均匀电流分布
本文编号：3259380
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２托卡马克装置磁场示意图［７］??Ｆｉｇ．?１．２?Ａ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｔｏｋａｍａｋ［７Ｊ??
做往复运动。但是由于两端的磁场都是开放的，那些不满足条件的带电粒子会沿着磁力??线逸出，如何减少两端损失是这个装置的关键问题。封闭式装置一般是为环形，磁力线??完全封闭在等离子体区域中。其典型的代表就是托卡马克装置，见图１．２，它是一个环??形轴对称系统，外面缠绕的多组线圈产生的环向磁场和等离子体电流感应的极向磁场组??成了螺旋式磁场，来实现对等离子体进行约束，最后采用一定的加热手段进行聚变反应。??等离子体??图１．１磁镜装置示意图｜７］??Ｆｉｇ．?１．１?Ａ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｍｉｒｒｏｒ?ｄｅｖｉｃｅ＾７１??垂直场线圈?环向场线圈??等离子体电流等离子体磁力线??图１．２托卡马克装置磁场示意图［７］??Ｆｉｇ．?１．２?Ａ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｔｏｋａｍａｋ［７Ｊ??托卡马克｜１Ｇ］（Ｔｏｋａｍａｋ），一词来源于俄语中几个词环形（ｔｏｒｏｉｄａｌ）、真空室（ｋａｍｅｒａ）、??磁（ｍａｇｎｅｔ）、线圈（ｋｏｔｕｓｈｋａ）的缩写，这个设想首次是由前苏联科学家提出的，当??－３－??
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