等離子體平衡流場(chǎng)及其效應(yīng)分析.pdf

1、熱核聚變是未來(lái)人類獲取清潔能源最可靠的途徑，而托卡馬克磁約束裝置則是實(shí)現(xiàn)熱核聚變可控運(yùn)行希望最大的方法之一。本文采用理想磁流體力學(xué)模型，以J-TEXT裝置的基本參數(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)值模擬的方法對(duì)托卡馬克等離子體的平衡計(jì)算與轉(zhuǎn)動(dòng)模擬進(jìn)行了研究，從而為J-TEXT上關(guān)于流場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)推導(dǎo)和求解小環(huán)坐標(biāo)下的Grad-shafranov平衡方程，獲得J-TEXT托卡馬克上更易與實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行

2、對(duì)比的小環(huán)坐標(biāo)下的等離子體平衡位形以及磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)等平衡狀態(tài)參數(shù)，并與實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果基本吻合。⑵利用理想磁流體模型中的磁凍結(jié)效應(yīng)與流體的不可壓縮性，推導(dǎo)計(jì)算自洽流場(chǎng)的物理模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)上測(cè)量得到的局域環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)速度確定流函數(shù)的形式與系數(shù)，從而獲得了小環(huán)坐標(biāo)下的三維自洽流場(chǎng)。利用獲得的自洽流場(chǎng)與載流的平衡方程探究了自洽流場(chǎng)對(duì)于平衡的影響，為未來(lái)對(duì)于流場(chǎng)的研究提供了一定的理論基礎(chǔ)。⑶從環(huán)向動(dòng)量平衡方程出發(fā)，并將平衡流等效為內(nèi)部動(dòng)

3、量源，建立了計(jì)算低雜波驅(qū)動(dòng)后環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)速度（考慮平衡流的影響）的物理模型，并進(jìn)行數(shù)值模擬，從而成功解釋了之前實(shí)驗(yàn)上觀察到的剪切流與速度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，為未來(lái)J-TEXT上將進(jìn)行的低雜波注入實(shí)驗(yàn)提供的有價(jià)值的參考。⑷關(guān)于托卡馬克等離子體這個(gè)高度非線性的系統(tǒng)，求解了多種平衡態(tài)，獲得了順磁、逆磁、順磁-逆磁等平衡態(tài)的平衡參數(shù)，并進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)即使不能全逆磁運(yùn)行，但只要通過(guò)外部驅(qū)動(dòng)使邊界極向電流反轉(zhuǎn)（邊緣區(qū)域表現(xiàn)為逆磁性質(zhì)），也可以較大的提高極向比壓