多支低频阿尔芬波加热等离子体的模拟研究

发布时间：2024-09-17 12:23

　　在核聚变等离子体中,为了维持聚变堆的稳态运行,利用射频波对等离子体进行加热是广泛采取的手段之一,阿尔芬波是一种磁流体力学波,频率很低,广泛存在于聚变以及空间等离子体中。因此,利用阿尔芬波加热是射频波加热的应用之一。本文主要采用粒子模拟方法,建立了无碰撞冷等离子体的单粒子模型,对双支低频阿尔芬射频波加热,多支低频阿尔芬波加热以及斜传低频阿尔芬波的加热进行了研究,并对模拟的结果进行了分析与讨论,结果表明:当双支低频阿尔芬波的频率在满足相干条件下能够提升等离子体的加热效率,而当双支低频阿尔芬波的频率不满足相干加热条件时,能够使粒子在平行方向上的相空间出现不均匀加速,进而导致相混,使得低频阿尔芬波加热随机阈值降低。进行多支低频阿尔芬波相干加热模拟时,当波的频率以及波速满足多波相干加热条件,则多波加热会由于多波相干高阶效应提升加热效率,并且随着波数量的增加在非共振阶段强化低频阿尔芬波多波对粒子的非共振拾取,进而强化低频阿尔芬波的非共振加热。而当采用多支波的波频率相近的条件时,则会强化低频阿尔芬波的随机加热效果,强化低频阿尔芬波与等离子体的混沌相互作用。此时,粒子在运动过程中的各向异性会大大增强。通...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1实验观测多支阿尔芬波在传播时的频率演化

图1.1实验观测多支阿尔芬波在传播时的频率演化.B.Wang[28]等人使用沿背景磁场传播的低频阿尔低频阿尔芬波进行推导时发现，有限波振幅的低生非线性加热效应导致相混加热，同时，多波加波加热粒子的渐进不变性，并且在进行多支阿尔射来进行等离子体的加热，并且最终会导致随垂直加....

图1.2质子动力学温度和平行背景磁场流速随时间的演化

可以用以判断加热效果，如图1.2（a）所示，表示不同振幅下质子动图1.2（b）表示不同振幅下平行于背景磁场质子的平均速度，与1.2。

图2.1阿尔芬波加热单模（a）和多模（b）可近性以及数值结果比较

（a）（b）图2.1阿尔芬波加热单模（a）和多模（b）可近性以及数值结果比较结果表明：当低频波是有限性振幅条件时，低频波可以通过相混进行随机热，而当模数J增加时，能够强化加热效果。2.4小结在进行等离子体粒子模拟时，引入“宏粒子”的概念，相当于把大量粒子均分配于人为在....

图3.1平行与垂直于背景磁场方向的温度(a)及平行方向的平均速度(b)随时间的变化曲线

图3.1平行与垂直于背景磁场方向的温度(a)及平行方向的平均速度(b)随时间的变化曲线度thpAv0.1v，其中thppvKT/m0，0T是质子的初始温度，K为Boltzmann常数。进而求解质子的运动方程，时间步长为10.025pt。模型中仅考虑....

本文编号：4005448