尾隆分布下的高能量粒子激发的测地声模的线性模拟

发布时间：2024-02-24 04:41

　　测地声模(GAM,Geodesic Acoustic Mode)是带状流的高频分支,具有有限的振荡频率,并且其电势模结构在环向对称极向近似对称。高能量粒子可以与测地声模相互作用,并激发出一只新的模,即高能量粒子激发的测地声模(EGAM)。在本文中,我们采用了 一个动理学-流体混合模型代码,来模拟研究全局域EGAM的各种性质。我们系统地研究了在托克马克等离子体中,尾隆分布下的EGAM。我们研究了不同高能量粒子分布下EGAM的高能量粒子压强激发阈值,发现在尾隆分布下的高能量粒子压强激发阈值很低。通过对EGAM的模结构的模拟研究,我们发现了当高能量粒子分布从尾隆分布到慢化分布的演化过程中,EGAM的本征模结构会变得越来越宽。我们也研究了高能量粒子速度对EGAM的影响,发现EGAM的频率随着高能量粒子速度的增大而单调递增,其增长率会在v/vA=0.3达到一个峰值。在高能量粒子回旋半径增大的过程中,尾隆分布下的EGAM模结构的径向结构也会逐渐变宽。在EGAM的非线性阶段的时频分析中,我们发现慢化分布下EGAM的频率啁啾主要是向上,这与实验结果相吻合。

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
1. 绪论
    1.1 聚变能源
    1.2 磁约束聚变
        1.2.1 仿星器(Stellarator)
        1.2.2 托克马克(Tokamak)
    1.3 等离子体加热
        1.3.1 欧姆加热(Ohmic heating)
        1.3.2 中性束注入(Neutral beam injection)
        1.3.3 射频波加热
    1.4 带状流简介
        1.4.1 等离子体带状流
        1.4.2 测地声模(GAM)
        1.4.3 测地声模(GAM)与湍流相互作用
        1.4.4 高能离子与GAM相互作用
    1.5 高能量粒子产生的不稳定性
        1.5.1 高能量粒子模
        1.5.2 鱼骨模
    1.6 本文结构
2 高能量粒子激发的测地声模(EGAM)
    2.1 慢化分布下的高能量粒子激发的测地声模(EGAM)
    2.2 尾隆分布下的高能量粒子激发的测地声模(EGAM)
    2.3 高能量粒子激发的测地声模(EGAM)的相关性质
3 尾隆分布下高能量粒子激发的测地声模(EGAM)的线性模拟
    3.1 理论模型
    3.2 模拟结果
        3.2.1 分布函数对EGAM的影响:尾隆分布vs慢化分布
        3.2.2 高能量粒子压强对EGAM的影响:激发阈值
        3.2.3 高能量粒子速度对EGAM的影响
        3.2.4 高能量粒子回旋半径对EGAM的影响
        3.2.5 高能量粒子抛射角与EGAM的关系
        3.2.6 EGAM的非线性模拟
4 总结与讨论
参考文献



本文编号：3908541