弱剪切及反剪切平衡下多阿尔芬本征模的数值模拟工作

发布时间：2023-06-03 13:06

　　由于阿尔芬本征模引起的磁扰动可以在高能粒子慢化之前将它们从等离子体中心区域传输出去,从而降低燃烧的效率。因此,在现有托卡马克装置上研究这些阿尔芬本征模并对其进行精准模拟非常重要,这样就可以预测ITER燃烧等离子体中的快速α粒子的损失以及便于寻找抑制阿尔芬不稳定性的方法。在托卡马克先进运行模式中,提出了弱中心磁剪切或负磁剪切的方案。因此,有必要研究这种情况下的阿尔芬模式的活动。理论研究已经预测了当间隙处满足e/s>1的条件时,芯部局域环向阿尔芬本征模将会出现多重性,这里∈为逆纵横比,s 则表示磁剪切。我们用 NOVA(non-variationalmagnetohydrodynamic code)程序数值研究了多重芯部局域环向阿尔芬本征模的存在和其模式特性。首先验证了在零压强等离子体中环向阿尔芬本征模多重性的存在以及在禁带之中会有一支节点数为零的偶模。而对有限压强等离子体,各支模的奇偶性将更加分明,奇模的频率位于连续谱的上尖端,偶模则位于连续的下尖端,它们的频率被禁带很好地隔开。随着e/s值的增加,将会出现更多具有多个径向节点的模式,这与理论预测是一致的。而理论预测与我们数值模拟之...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 聚变与不稳定性
    1.2 阿尔芬波及其多重性
    1.3 残余带状流
    1.4 本论文主要框架
第2章 阿尔芬波基础理论及NOVA简介
    2.1 阿尔芬波图像
    2.2 环位形下的阿尔芬波
        2.2.1 剪切阿尔芬波方程的推导
        2.2.2 环效应阿尔芬波
        2.2.3 反剪切阿尔芬波
    2.3 多重TAE模
    2.4 NOVA程序简介
        2.4.1 理论模型
        2.4.2 数值方法
        2.4.3 参数选取
第3章 弱磁剪切平衡下多重TAEs模的数值模拟工作
    3.1 多重TAEs模式的存在
        3.1.1 芯部局域TAEs模式
        3.1.2 芯部局域TAEs模式的多重性
    3.2 大∈_*效应对多重TAEs模的影响
    3.3 压强梯度对芯部局域模的影响
    3.4 本章小结
        3.4.1 结果讨论
        3.4.2 对托卡马克实验的启示
第4章 非圆三角形变间隙中多重反剪切阿尔芬波的模拟研究
    4.1 多重RSAEs模的存在
        4.1.1 TAE间隙中的多重RSAEs模
        4.1.2 NAE间隙中的多重RSAEs模
    4.2 频率扫描
    4.3 解析模型
    4.4 三角形变对多重NAE-RSAEs模的影响
    4.5 本章小结
第5章 托卡马克等离子体中带有极向电场时的残余带状流
    5.1 RZFs的物理模型和一般表达式
    5.2 数值评估
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 展望未来
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果



本文编号：3829392