环流器等离子体撕裂模稳定电流剖面

用分区拼接和局部平台化方法,得到m≠1撕裂模稳定的等离子体电流剖面,拟合了HL-1装置低q实验的电流剖面。     

输运与撕裂模相互作用下等离子体的时空结构

本文应用等离子体一维输运模型与撕裂模理论,对于不同的输运模型和托卡马克放电参数下撕裂模的演变进行了数值研究。结果表明,能量过程是影响等离子体宏观稳定性行为的一个不可低估的重要因素,它们与磁流体稳定性的相互影响,会使其磁流体形态构成多种时间或空间结构,等离子体温度、密度等宏观参量也将表现出不同的时空特征。 关键词：     

等离子体轴向运动对撕裂模不稳定性影响研究

从电阻磁流体模型出发,详细推导了柱形位形下低β等离子体中包括等离子体宏观轴向运动效应的电阻性撕裂模线性不稳定性理论。数值研究发现：等离子体轴向运动速度本身对撕裂模具有明显的稳定作用,而轴向运动速度剪切的作用并不明显。分析表明：轴向运动通过改变扰动势函数和磁通函数之间的相位差(偏离π/2)来降低撕裂模增长率,同时产生一个较低的撕裂模频率。     

外部驱动电流抑制双撕裂模的发展

在Hall MHD方程组中引入外部驱动电流项,数值模拟外部驱动电流对双撕裂模不稳定性的影响.结果表明,在x点加入反向外部驱动电流对撕裂模的发展有抑制作用,周期性的外部驱动电流对双撕裂模不稳定性的抑制效果较好,能控制磁岛的尺度在相互驱动的临界尺度以下,避免发生双撕裂模非线性磁场重联的爆发,随着驱动电流周期变大抑制效果变坏,在一定限度内随着驱动电流强度增大抑制效果变好,在一定范围内随着驱动电流宽度变小抑制效果变好.     

黏滞等离子体中双撕裂模不稳定性的数值模拟研究

本文采用磁流体力学模型,数值研究了平板位形下双撕裂模线性增长率关于等离子体电阻η和黏滞v的定标关系.结果表明,对于有理面间距较大的情况,线性增长率关于电阻和黏滞的指数定标率随着黏滞的增加逐渐由γ∝ η3/5v0的定标变化到γ∝η5/6v-1/6的定标;而对于有理面间距较小的情况,其指数定标率随着黏性的增加从γ∝η 1/3 v0的定标逐渐变化到γ∝η2/3v-1/3的定标.本文还给出了初始阶段对称的双撕裂模的非线性演化,发现在非线性阶段对称的双撕裂模将转化为反对称的双撕裂模,并解释了相应的物理机理.     

粘滞效应对非线性电阻撕裂模的影响

本文研究粘滞效应对非线性电阻撕裂模的影响。利用准环坐标将具有标量电阻率和粘滞系数的MHD方程简化为一组无量纲的非线性方程。并对这组方程采用二步交替隐式差分格式进行数值计算。结果给出了2/1模的演变过程对无量纲粘滞系数的依赖关系和电流密度的分布。发现粘滞效应对饱和磁岛宽度的修正大约为5％(此时R=10~(-5)),同时发现由于粘滞效应的引入导致电流分布在奇异面附近的涨落明显减小。     

托卡马克中共振螺旋场对撕裂模的影响

本文在共振螺旋场(RHF)条件下,对撕裂模的时间演化过程进行了数值计算。在等离子体内部磁扰动与外加RHF的相位差不同时,分析了撕裂模的不同发展过程和结果。认为RHF可以最终改变托卡马克中的饱和磁岛宽度。     

撕裂模实时主动控制系统

在HL-2A装置上发展了一套撕裂模实时主动控制系统。该系统在放电期间用电子回旋发射/软X射线诊断实时确定撕裂模的几何位置,结合实时剖面重建和电子回旋波沉积计算,得到电子回旋波反射镜的控制角度值。通过电机实时驱动电子回旋波反射镜到达指定角度,使得电子回旋波功率沉积在撕裂模的有理磁面附近,改变当地局部的电流剖面,从而控制撕裂模,改善等离子体约束。该系统已经在2015年以后的实验中投入使用,并取得了良好的控制效果。它不仅能够实时发现并控制经典撕裂模,并且具有控制新经典撕裂模的潜力。     

撕裂模方程的数值分析

从数值计算的角度，讨论了撕裂模方程的解。用龙格－库塔方法计算了撕裂模（2／1模）的本征函数及其连接参数。计算结果同Wesson的结果符合得很好。     

反常电子粘滞性引起的线性双撕裂模研究

用圆柱位形的磁流体动力学方程对由反常电子粘滞性引起的双撕裂模的线性行为做了数值研究.分析了两个有理面的间距、粘滞率大小和极向模数对双撕裂模模式结构的影响,给出了各种情况下双撕裂模线性增长率跟表征反常电子粘滞率大小的电子雷诺数的定标关系.     

椭圆截面等离子体柱的扭曲不稳定性

本文处理了锐边界椭圆截面等离子体柱的扭曲不稳定性,给出了用椭圆特征函数表示的色散关系的一般形式,对单模和两模扰动,给出了精确到椭圆率ε二级的结果。在任意椭圆率下进行了数值计算。结果表明,模数之间的耦合起解稳作用。当椭圆率增大时,稳定性所需的q_Σ值迅速增加,在无导体壳和a/b>2时,近似地有q_Σ-1∝(a/b)²。对于有限长度的系统,波长等于系统长度的扰动是最危险的。在小椭圆率情况下,对此种扰动而言,当系统的长度缩短(相应于环径比减小)时,对应的系统稳定性q_Σ值仅稍为增大一点。导体壳有一定的稳定作用。但当变形足够大时,扰动的有限波长和导体壳的存在对系统稳定性q_Σ值几乎没有多少影响。     

椭圆截面等离子体柱离子回旋频率附近的本征振荡

本文用椭圆柱座标系导出了波导管中和自由边界情况下波的色散关系,计算了椭圆截面波导管中快磁流体波和慢波的本征模。通过计算得出,在时,快波可以在等离子体的高密度区域传播,而慢波只能在低密度区域传播。     

撕裂模研究中一类奇异边值问题的数值解法

在数值求解自洽螺旋平衡方程的基础上,计算了撕裂模不稳定性对电流分布的依赖关系,考虑了外螺旋场对安全因子的影响。我们采用了动态交替隐式法来加速平衡方程的收敛,用差分方法有效地处理了具有两个奇点的奇异边值问题。     

弱相对论电子等离子体的宏观非寻常模稳定性

本文利用宏观冷流体模型及麦克斯韦方程研究了磁约束在圆柱形导体容器内的弱相对论电子等离子体的宏观非寻常模稳定性，寻出了槽纹扰动下（ｋｚ＝０）的普遍本征方程，分析中包含平衡自洽场。在低频扰动情况下，简化了本征方程，并仔细研究了电子等离子体在矩形分布下的稳定性质。     

导体壳对电阻磁流体不稳定性的影响

结合HL-1装置的条件,采用撕裂模的准线性理论,研究了托克马克中导体壁对m=2/n=1扰动模的稳定作用。着重研究了导体壁位置,等离子体电流分布,等离子体位形对这种稳定效应的影响。结果表明,共振面的位置与壁的稳定作用有密切关系,存q_a接近于2的位形中,m=2的撕裂模扰动可以被靠近等离子体的导体壁完全抑制。导体壁的稳定效应与等离子体电流分布相联系,在一些现实的电流分布中,只要适当地压低等离子体边界区的电流密度,壁的稳定效应会更加显现出来。     

带铁芯托卡马克装置的等离子体平衡数值解法

本文提出一种计算铁芯变压器托卡马克装置中等离子体平衡的数值方法。将铁芯对等离子体平衡的影响等效地看作外部线圈电流的作用,这样问题就转化为求解空芯变压器装置的等离子体平衡问题。这一方法的另一特点是计算区域减至最小。     

用钛吸气方法改善HL-1装置的等离子体性能

用钛吸气方法减少了HL-1托卡马克等离子体中的杂质和气体再循环率,使Z_(eff)降低到1.6;在程序控制送气技术的配合下,有效地控制了密度变化,获得线平均密度元_max=4.9×10~(19)m~(-3)的较高密度的稳定放电;成功地扩展了运行参数空间。