纵向不均匀磁场中等离子体的平衡

讨论了由于纵向磁场不均匀引起的磁约束等离子体的变形，在表面电流分布与体电流分布情形下分别求得磁面变形与各参数之间的关系，给出了等离子体平衡对于不均匀磁场参数相应的限制。     

托卡马克中等离子体平衡的数值计算

一.引言 环形等离子体的理想磁流体力学平衡的自由边界问题,等人做了研究,但是仅给出a/R《1的圆截面等离子体柱平衡的分析结果。目前建造大型托卡马克装置时,要求纵横比a/R比较大,并且要能够准确的求出等离子体的平衡位形。本文用超松弛法求解平衡方程,得到计算自由边界问题的磁面的方法。自由边界问     

一个推广Virial定理的数学方法和应用

本文在提出广义Gauss定理的思路下,提出了广义Stokes定理和一个推广Virial定理的新方法,后者应用于天体磁流体力学和引力平衡问题时得到的结果有:(1)气体具有运动时的平衡系统的判据,(2)磁场对气团形态的影响。应用于实验室等离子体平衡问题时,其结果有:(1)包围在气体中孤立磁场的特性,(2)发现内包无力场必须外包一有力场,(3)无力场的形态,应用于Tokmak等离子体环时的结果有:(1)环的胖瘦对环表面磁压的影响,(2)两个外加磁场分量分别和气压、环的胖瘦,截面形态、环电流分布和逆磁或顺磁的平衡关系,搞清楚了外加磁场约束等离子体总体平衡的物理机制。     

环状等离子体的平衡问题

在受控热核反应装置中,环状磁约束装置(包括托卡马克、仿星器及最近出现的很多新型装置如皱褶环、扭曲器、球马克等)是其中的主流。所有这类装置都会遇到一个共同的问题即平衡问题,也就是在等离子体的压力P的驱动下,等离子体环的大、小半径都趋向于膨胀,如何使大小半径维持不变,就是环状等离子体的力学平衡问题(简称平衡问题)。对于      

具有反向捕获磁场的θ收缩等离子体的磁流体力学平衡

研究了场反向位形的二维磁流体力学平衡问题。利用保角变换法求得了等离子体自由界面的解析表达式。作为例子计算了一些等离子体横截面的形状。用渐近分析法对实际上感兴趣的极限情况作了进一步的讨论,以确定等离子体截面的变化趋势。指出,只有纵向反捕获场通量小于主压缩场通量的1/8,等离子体宽度小于放电线圈半径的1/2时,平衡位形才存在。     

应用离散算子解等离子体平衡问题

此短文报道应用离散算子结合步进滤波解等离子体平衡外部解的方法和初步结果。与此新方法有关的一些问题如误差估计,结果分析等将在另文中报道。 在环形轴对称系统中,等离子体平衡的外部解满足不适定的流函数方程Cauchy问题,即     

用于等离子体断路开关中的磁探针诊断技术

介绍了用于等离子体断路开关实验中的磁探针诊断的基本原理以及磁探针的制作、标定、测量方法和最终的测试结果。对磁探针积分器参数选择及测试中需注意的几个问题进行了讨论和分析。实验结果表明，磁探针诊断在等离子体断路实验中是一种简单而且有效的诊断手段。     

无限长带状收缩的磁流体力学平衡和稳定

一、引言 由于拉长截面环形等离子体在实验中有较好的稳定性,因此不少受控理论工作者对它的磁流体力学平衡、稳定进行了研究。因其几何形态复杂,在过去的工作中都认为等离子体紧贴导体壁,实际上在等离子体与导体壁之间总有一低密度区——“真空区”存在,本文的目的就是讨论这种自由边界等离子体的平衡、稳定性质。因为在带状收缩演化早期,本质上是一个一维问题,其半高与半宽之比也很大,有的达10—14,因此文中取一无限长的中空圆管作为高度拉长带状收缩的近似,并根据[4]中的实验结果,     

螺旋波等离子体放电特性研究进展

螺旋波等离子体是目前低温等离子体产生密度最高的等离子体源之一,在材料处理、薄膜沉积、宇航推进、磁约束聚变以及基础等离子体物理研究等领域都有很大的应用潜力.近年来国内外研究者普遍关注这种高密度等离子体源,一方面人们对螺旋波等离子体的放电理论缺乏深入的认识,对等离子体激发和传播过程中能量的吸收存在多种假设,比较认可的是螺旋波等离子体通过螺旋波与TG波耦合效应实现能量沉积;另一方面,螺旋波等离子体放电过程中会表现出许多独特的现象,如低场峰、模式跃迁、无电流双层结构等,无法给出统一的解释,对这些放电特性的研究无疑有助于加深对螺旋波等离子体放电机制的理解.文章从放电机制和放电特性两方面出发回顾了近15年来螺旋波等离子体基础研究进展,总结了螺旋波等离子体放电过程中的低场峰现象、模式跃迁和无电流双层现象等研究结果.围绕螺旋波等离子体放电特性研究,展望了未来的研究重点,为理解螺旋波等离子体能量耦合机制,实现工业应用提供支撑.     

三维轴对称旋转等离子体的平衡方程以及与静力学平衡的比拟

对于一般三维轴对称旋转等离子体的平衡,1983年E.Hameiri曾给出其方程,它包括一个Bernoulli型积分,和一个复杂的非线性偏微分方程。后者包含五个任意一元函数。本文在假定密度是角向磁通的函数后,把偏微分方程简化为: L(f) a(f) R~2b(f) R~4c(f)=0 它仍然包含五个任意一元函数。这个方程可作为一种讨论三维轴对称旋转等离子体平衡的基础.如果c(f)=0,方程则化为Grad-Shafranov型方程.c(f)=0给出几个任意函数的一个关系。因此这时方程只包括四个任意一元函数。这样,我们就建立了有流动时的平衡与静力学平衡的比拟。对于纯环向旋转情形,1980年E.K.Maschke等曾给出其平衡方程,这是一个包含四个任意一元函数的非线性偏微分方程。本文未作任何假定,把它化为Grad-Shafranov方程,其中包括四个任意一元函数。从而也建立了纯环向旋转平衡与静力学平衡之间的比拟。如果再假定密度是磁通的函数,则可得到一个与上面方程类似的基本方程。     

爆轰等离子体非平衡区的双流体模型

在爆轰等离子体中存在一个由化学反应放热非平衡导致的非平衡电离区。由于电子质量远小于重粒子质量,使得在电离区中电子与重粒子的能量与动量交换效率较低,这也加剧了这种非平衡特性。建立了爆轰等离子体非平衡电离区中的电子和重粒子的双流体模型,并通过该模型研究爆轰等离子体中的非平衡现象。以氢氧爆轰为例计算不同氢氧摩尔比和初始压力条件下,爆轰非平衡区中重粒子参数和电子参数的变化情况。     

对“应用离散算子解等离子体平衡问题”一文的商榷

本文将指出贵刊1982年第5期刊登的“应用离散算子解等离子体平衡问题”一文的不妥之处。从下面的分析看出,原文的离散方程不能描述等离子体外部解所满足的平衡方程。不能用它解环形轴对称系统中等离子体的平衡问题。     

国际等离子体科学与技术会议

在国际等离子体科学与技术会议上共提出论文117篇,代表了在这个领域中最近的发展和成就.论文集分综述、热等离子体(近平衡)和低气压等离子体(非平衡)三个部分.热等离子体方面包括基本过程和模型,诊断,等离子体系统,熔化和气化,冶金,化工过程和热解.低气压等离子体方面包括基本过程和模型,诊断,聚合和表面处理,蚀刻和沉积. 本文包括四部分,即会议概况,主要学术内容,会议特点和等离子体技术前景.      

原子核聚变反应堆中的力学问题

本文概述了原子核聚变反应堆的意义和反应堆的燃料,结构和设计要求;介绍了氘氚聚变反应堆的运行和控制,自冷液态金属包层和超导磁体中出现的各种力学问题,包括磁流体力学,固体力学,磁固体力学,传热,湍流和有限个自由度系统的力学;还介绍了氘,氦３（＾３Ｈｅ）聚变反应堆中核燃烧时的等离子体稳定性,在带电粒子动能和辐射能直接转换为电能过程中的力学问题,包括磁流体力学和低温等离子体技术,在序言和结语中强调了几个观     

自由燃烧电弧的磁流体动力学数值模拟

采用基于磁矢量势描述的磁流体动力学模型对直流氩气等离子体自由燃烧电弧进行了数值模拟研究. 通过对电磁场方程组和流体力学方程组的耦合迭代计算, 求解得到了电弧温度场和速度场等重要结果. 计算结果清晰反映出等离子体电弧的高温阴极射流现象, 并与国际同行的实验和数值结果相互对照. 还特别分析了在考虑电极鞘层时对电弧模拟结果的影响. 得到了不同电流下氩气等离子体电弧流动和传热状态变化规律, 有助于在电弧工业应用中进行热分析和电功率控制.      

有限电导率的等离子体柱在径向外力作用下的不稳定性问题

从磁流体力学方程出发,討論了处于定态的等离子体柱的不稳定性問題。在等离子体是不可压縮的、电导率是有限的并且等离子体受到径向外力的作用等假定下,导出了相应的色散关系。針对Curzon等人的实驗数据进行的計算表明,磁粘性v_m对不稳定性增长率ω的影响很小,可以略去不計。Green和Niblett曾經提出过一个公式,这个公式夸大了v_m对ω的影响,得出的結果与实驗不符,所以是不对的。     

水轮发电机转子偏心引起的非线性电磁振动

由于机械和电磁相互耦合,水轮发电机的电磁振动具有强非线性特征。根据不平衡磁拉力与转子偏心的非线性函数关系,通过简化的各向同性的单圆盘转子系统,建立了水轮发电机转子电磁振动的非线性系统。利用非线性振动理论的多尺度方法,从理论上分析了该系统强迫振动的稳态响应,进而研究了水轮发电机转子偏心引起的电磁振动。研究发现不平衡磁拉力使系统的涡动频率下降,使运动的中心发生变化;并且会引起两倍转频的振动。最后用模型转子仿真试验的结果验证了这些理论分析的结论。     

软铁磁薄板磁弹性耦合作用的变分原理

研究磁弹性耦合问题的关键是正确计算作用在铁磁弹性体上的磁力，该文以磁场系统的磁能与磁介质弹性板应变能之和作为软铁磁薄板位于外加磁场合作用系统的能量泛函，以磁标势函数和位移函数的变分为独立变量，给出软铁磁薄板在任意外磁场中磁弹性耦俣作用变分原理，由此不仅导出磁和结构变形的联立控制方程，而且获得作用在薄板上的磁力表达式，进而可以对两类不同性质的铁磁板耦合作用的实验现象进行理论模拟     

热电子与线捆对低频等离子体交换模的稳定作用

用多组份磁流体力学方程导出了有线捆作用的热电子等离子体中,低频等离子体交换模的色散关系;分别求得实频与增长率的分析解;分析了热电子与线捆对低频等离子体交换模的稳定作用。无Line-tying时,当热电子与等离子体密度比大于(ωBi/(-ω*i))~(1/2k_yr_(ci))由于Charge-uncovering效应而稳定。当有强Line-tying效应时,具有弱增长的不稳定性。     

MHD控制超声速边界层的理论研究和数值分析

对MHD(mechanisms of magnetohy drodynamics)控制超声速平板湍流边界层的机理进行了理论研究和数值模拟. 理论上,采用等离子体低频近似碰撞频率模型,建立等离子体中电子和离子的力平衡方程,得到等离子体速度、极化电场以及边界层速度. 数值上,通过空间HLLE格式、LU--SGS时间推进求解时均磁流体动力学湍流方程,其中湍流模型采用sst--k\omega双方程模型. 研究结果表明:(1)边界层速度的理论结果和数值结果误差在7%范围内;(2)只有磁场而电场为零时,洛仑兹力起到减小摩阻的作用. 施加电场后,洛仑兹力能够加速边界层低速区流体;(3) 在边界层外层,越靠近壁面,作用参数越小;而在边界层近壁区黏性底层,虽然惯性力减小, 但黏性力却迅速增加,因此越靠近壁面,作用参数反而越大,加速低速流的代价增加.