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根据基尔霍夫电律和牛顿力学,推导出了HL-2A等离子体平衡响应线性模型。基于matlab/simulink仿真平台并利用HL-2A装置历史实验数据,对等离子体响应模型进行了仿真分析。结果表明,此响应模型能够较好地反映极向场线圈电压与等离子体参数、磁通、磁场等物理量之间的关系,可以作 HL-2M装置位形控制器的研究设计基础。     

托卡马克等离子体内部输运垒触发机制的数值模拟和并行效率

对托卡马克等离子体内部输运垒触发机制的动力学特征进行了数值模拟,通过区域分解法实现了数值模拟程序并行化,并行效率随计算机规模的增加而提高,结果与理论分析相吻合.并行模拟程序也适合MHD非线性撕裂模的数值求解.     

HL-2M等离子体垂直不稳定性的反馈控制研究

使用无源稳定导体和主动控制线圈来控制HL-2M等离子体的垂直不稳定性。计算了等离子体垂直不稳定性增长时间,构建了等离子体垂直不稳定性控制的线性模型,然后用MATLAB对采用PID算法的垂直不稳定性控制系统进行了模拟仿真。结果表明,无源稳定导体和主动控制线圈能够快速稳定等离子体的垂直不稳定性运动,这也表明设计是可行的。     

基于异构平台通信的并行化等离子体平衡重建

介绍了基于“平衡重建”反演模式的在线分析与在线显示平台EFIT。通过基于套接字(socket)的异构平台通信机制,实现了不同平台间的大数据量传输。用有限状态机描述服务端来管理节点,用群集系统的若干工作节点实现并行化计算,完成整个放电过程的位形重建通常只需要约1min的时间,能够满足(等离子体放电)间隔期间“在线显示等离子体平衡位形”的要求。利用该异构平台间通信模型,可将Linux平台下EFIT的运行结果,在Windows环境中在线地分析利用。     

HL-2A装置主机改造的初步方案

HL-2A装置自2003年首次实现等离子体单零偏滤器位形以来，运行参数逐步提高。目前获得了纵场2．7T，等离子体电流厶为410kA的结果，基本达到装置常规运行的指标。由于装置是封闭式偏滤器结构，不能形成拉长的等离子体截面，等离子体参数的进一步提高受到了限制。为了开展更深入的实验研究，装置的升级改造是非常必要的。     

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介绍了HL-2M装置控制系统的静态架构、动态行为、控制理论以及模拟仿真。设计采用通讯网络将各控制子系统有机地连接起来,以实现各子系统的实时通讯和控制。等离子体放电控制系统将保证实验的各种参数达到预定要求,监控系统的故障处理机制可以减少各种实验异常对装置造成破坏,磁场控制系统的各种控制器则用来控制等离子体电流和位形,模拟仿真系统可以实现方便地验证控制器的目的。     

反磁剪切等离子体中的电阻交换模不稳定性

具有内部输运垒（ITB）的反磁剪切（RS）等离子体位形是在托卡马克中获得高参数的最具前景的途径之一。这种位形不仅改善等离子体约束,而且可以改进象气球模和新经典撕裂模等这类宏观模的稳定性。然而,反磁剪切区域的高压强可以驱动电阻交换模不稳定性,从而破坏中心区的等离子体高参数。为了研究电阻交换模不稳定性的性质,并确定其在RS等离子体中发展的区域,我们利用在HL－2A中使用中性束注入建立的RS位形来分析电阻交换模不稳定性。     

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用SURFMN和SURFMN_TFCOIL代码计算了由HL-2M装置磁场线圈安装误差产生的误差场。根据国外托克马克装置TF和PF线圈安装误差的取值范围,以及HL-2A装置安装的经验,计算选取的TF线圈和PF线圈最大位移范围为3~8mm,最大倾斜角度为0.05~0.1°。选取9组数据计算了误差场的概率密度分布和累计概率分布。结果发现：在TF和PF线圈安装误差取值范围内,随磁场线圈最大移位增大概率密度显著变平,误差场B3-mode/BT的分布范围显著增大;磁场线圈的位移比倾斜对误差场的影响更大;当磁场线圈最大位移达到5mm时误差场大于2×10-4的概率都比较大,特别是线圈最大位移等于8mm时,误差场大于2×10-4的概率在60%以上。     

技术开发与应用——用于并行计算的Beowulf集群系统构建

在气象预报、天体物理、能源探测、核武器设计、核聚变研究等科学和工程领域经常应用大规模科学计算，其中很多计算需要超级计算环境。传统的串行处理方式难以满足这些要求。因此，现代高性能计算主要采用并行计算方式。     

有相对论效应的二维Fokker-Planck程序包的开发与应用

求解没有相对论效应的Fokker-Planck方程的程序包已于2002年完成。求解有相对论效应的Fokker-Planck方程的程序包，由意大利引进，该程序包是反跳平均的，考虑了捕获电子效应、各种不同加热模式下的准线性扩散系数。可用于描述托卡马克辅助加热情形的等离子体粒子的动力学过程，能够计算环形几何下电子和离子的分布函数，包含了波加热，中性束注入，粒子损失等效应。对HL-1M装置和HL-2A装置的实验数据分析非常有用。