磁化套筒惯性聚变初步探索研究与实验可行性分析北大核心CSCD

磁化套筒惯性聚变(MagLIF)构型可充分利用现有大型脉冲功率驱动装置,如聚龙一号等。基于磁流体力学方程组和1∶1比例氘氚(DT)混合燃料聚变模型,开发了零维MagLIF数值模拟程序并进行了初步探索研究。计算结果表明初始负载参数(如轴向磁场强度,预加热温度、时刻,负载半径等)与聚变产额之间有着密切的联系,在给定条件下,可依据计算给出的定性关系进行负载优化设计。值得注意的是,根据计算结果,即使在理想条件下,氘氚燃料要实现能量收支平衡,则驱动器的电流必须大于21.2 MA。这意味着聚龙一号装置(10 MA)无法开展集成化的MagLIF实验,进一步的校验计算验证了上述观点,并在此基础上提出铝套筒分解实验的建议和负载设计参数。所取得的计算结果有利于加深对MagLIF套筒压缩阶段物理过程的认知和理解。     

基于STEAM理念的高中化学创新实验研究——四氧化三铁磁流体的制备和性质探究

介绍了基于STEAM理念下让学生制备和表征四氧化三铁磁流体的化学实验探究。采用化学共沉淀法制备了磁性Fe3O4纳米颗粒。在外加磁场下磁流体能出现明显凸起。本实验简单、安全、现象明显、试剂用量小、适宜于学生独立实验操作。本研究旨在通过设置科学问题,让学生体验整个科研过程,培养学生的创造力。     

带有部分扩散的二维非齐次不可压缩磁流体方程组的整体强解（英文）

本文研究了带有部分扩散(?₂₂b₁,?₁₁b₂)的二维非齐次不可压缩磁流体方程组的柯西问题.我们在Sobolev空间中证明了该磁流体方程组存在唯一的整体强解.     

托卡马克中磁流体不稳定性与高能量离子相互作用

在托卡马克中,磁流体不稳定性与高能量离子相互作用是一个非常重要的问题,它对未来聚变堆稳态长脉冲运行至关重要。HL-2A是我国第一个具有先进偏滤器位形的非圆截面的托卡马克核聚变实验研究装置。撕裂模是托卡马克中的一种基本的电阻磁流体不稳定性,它可以改变磁场的拓扑结构,形成输运短路,甚至会触发大破裂。高能量离子在燃烧等离子体和各种外部辅助加热过程中是不可避免会产生的。目前,撕裂模与高能量离子相互作用依然存在一些关键性问题,例如撕裂模与高能量离子相互作用的共振关系、该物理过程导致高能量离子损失的物理机理等,并且还没有完整的关于撕裂模与高能量离子共振相互作用的数值模拟工作。因此,本综述论文主要从以下三个方面展开:1)回顾撕裂模与高能量离子相互作用的研究历史;2)基于HL-2A实验,从数值模拟的角度讨论撕裂模与高能量离子共振相互作用的物理机理以及其导致高能量离子损失的物理机制;3)展望未来聚变堆中撕裂模与高能量离子相互作用的情况。     

磁流体饱和多孔弹性介质的瞬态响应特性

基于Biot流体饱和多孔介质理论及磁流体动力学理论,考虑了强导电性磁流体产生的磁压力对固体骨架的影响;将反映电磁力的Maxwell应力张量应用到Biot模型中,建立了磁流体饱和多孔介质的基本方程,并研究了内含圆柱形空腔的半无限磁流体饱和多孔介质处于均匀磁场中且其空腔表面受到均布瞬态荷载作用时的响应;利用积分变换,得到固体骨架应力场、位移场及磁流体压力场随时间变化的规律。数值计算结果表明:外加磁场分别为0、10A/m、100A/m时,各场变量随时间变化的规律和分布规律不变,但外加磁场的增大会使场变量的峰值及达到峰值的时间有所增加,且对其稳定值的影响甚微;在给定时刻,外加磁场强度越大,场变量沿径向达到恒定值的位置越靠近空腔表面;另外,磁压力对固体骨架的耦合作用效应较为显著。     

回流效应下电磁轨道炮膛口电弧运动的数值分析

在电磁轨道炮发射过程中,膛口外的高温气团以远高于声速的运动速度向内膛运动,这会使得膛口的电弧形态发生改变以及电弧位移。为了实现膛口电弧运动过程的数值计算,本文基于磁流体理论,引入了一种和电弧等离子体自身电导率密切相关的电位边界条件处理方法,建立了膛口位置电弧仿真模型。对回流效应下的电弧运动规律进行了分析,并且研究了运动过程中电弧对内膛流场的温度分布产生的影响。结果表明电弧的运动加剧了膛内温升。     

磁流体压缩管道热电磁流动特性研究

利用磁流体五波模型对低磁雷诺数下压缩管道中磁流体流动进行数值模拟。该模型由带有电磁作用强制项的Navier-Stokes方程组与电势Poisson方程组成,数值格式分别采用严格保证熵条件的熵条件格式和中心差分格式。数值模拟对不同磁作用数下的不同几何外形管道进行数值模拟研究,结果表明在磁流体压缩管道中,由于发生器模式提取...     

非磁性微球掺杂对纳米磁流体场诱导双折射特性的影响

利用二氧化硅和聚苯乙烯非磁性微球掺入铁氧体纯磁流体中,制得了复合磁流体.定性地研究了复合磁流体在外磁场作用下的双折射与非磁性微球的种类、掺杂浓度以及纯磁流体自身浓度的关系.研究表明,不同浓度的纯磁流体掺杂等量的聚苯乙烯微球对其双折射随磁场的变化趋势影响不同;同一浓度的纯磁流体掺杂不同种类的非磁性微球,对其双折射的影响也...     

环境温度对纳米磁流体场诱导光学双折射的影响

在20～80℃温度范围内,研究了两种浓度的铁氧体(主要成分为Fe3O4)磁流体在一系列固定磁场强度(场强范围为0～200mT)下的双折射与温度的关系.结果表明不同浓度磁流体的双折射具有类似的磁场和温度依赖性.固定磁场强度时,磁流体的双折射值与温度成反比;而温度恒定时,磁流体的双折射值与外磁场的强度成正比;在相同磁场强度、恒定温度下,高浓度磁流体的双折射值比低浓度磁流体的大.详细分析了实验结果,并深入讨论了磁流体双折射的温度、场强和浓度依赖性的物理机理.     

外磁场作用下磁流体薄层的光学特性研究

基于磁流体的微观聚集结构,本文建立了研究磁流体薄层光学性质的模型,运用蒙特卡洛方法模拟计算了磁流体薄层的光谱透射率,并分析了外加磁场对磁流体薄层透射率的影响.结果表明外加垂直于磁流体薄层方向的磁场作用时,磁流体薄层的光谱透射率会随着外加磁场强度的增大而增大.而外加平行于薄层方向的磁场作用时,磁流体薄层的光谱透射率无明显变化,但局部透射率呈现矩形波式的分布.