Galatea型磁約束裝置等離子體參數(shù)與靜電探針特性研究.pdf

1、可控核聚變是未來(lái)解決能源問(wèn)題的重要途徑。佳拉潔雅（Galatea）型磁約束裝置不同于目前得到大力發(fā)展和研究的托卡馬克（Tokamak）裝置，佳拉潔雅裝置是載流導(dǎo)體浸沒(méi)于等離子體中的非托卡馬克裝置的一種，具有體積小、成本低、抑制等離子體對(duì)流不穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文分析佳拉潔雅裝置各核心組成部分的功能和運(yùn)行原理，按照功能的不同對(duì)全等離子體通道進(jìn)行劃分，明確各部分的功能、結(jié)構(gòu)和參數(shù)。介紹單粒子軌道、粒子模擬和磁流體力學(xué)等等離子體描述方

2、法，并分析各方法的優(yōu)缺點(diǎn)。研究了Langmuir探針和電探針的工作原理、Langmuir理論上各區(qū)域的探針電流表達(dá)式和參數(shù)計(jì)算過(guò)程。
　　根據(jù)公共等離子體通道的數(shù)學(xué)模型，建立基于COMSOL的有限元仿真模型，分析通道中磁場(chǎng)的分布特點(diǎn)，確定通道中的均勻磁場(chǎng)區(qū)域和非均勻磁場(chǎng)區(qū)域。根據(jù)COMSOL中等離子體模型建立通道等離子體仿真模型，分析等離子體參數(shù)空間分布和時(shí)間演化過(guò)程。仿真電探針在通道等離子體中獲取I-t特性曲線，并研究等離子體速

3、度對(duì)電探針特性曲線的影響，提出提高磁約束等離子體實(shí)驗(yàn)參數(shù)的方法。
　　磁阱是佳拉潔雅裝置的核心部分，可產(chǎn)生特殊的磁場(chǎng)位形約束等離子體。建立磁阱的數(shù)學(xué)模型和仿真模型，分析磁阱磁場(chǎng)特點(diǎn)，確定磁阱磁場(chǎng)中的弱磁場(chǎng)區(qū)域。應(yīng)用磁流體方法研究等離子體在磁阱中的分布特點(diǎn)，確定Langmuir探針的安裝位置?；贑OMSOL中等離子體模型建立磁阱等離子體仿真模型，分析等離子體參數(shù)的分布特點(diǎn)，研究等離子體密度和電子溫度對(duì)空間電位的影響。仿真結(jié)果表明等

4、離子密度基本不影響空間電位而電子溫度與空間電位呈線性變化。仿真Langmuir探針在磁阱等離子體中獲取I-V特性曲線，研究等離子體參數(shù)對(duì)Langmuir探針特性曲線的影響。
　　以Langmuir探針特性曲線為對(duì)象，采用小波閾值去噪方法對(duì)探針信號(hào)進(jìn)行去噪處理。在分析軟硬閾值去噪特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種改進(jìn)的小波閾值函數(shù)。根據(jù)Langmuir探針I(yè)-V特性曲線的特點(diǎn)，提出一種改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)差估算方法，計(jì)算小波閾值。采用基于改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)差和改進(jìn)