非均匀等离子体湍流的重正化准线性理论 Mis■uich-Balescu理论的推广

本文把Misguich和Balescu建立的均匀等离子体湍流的重正化准线性理论推广到非均匀等离子体湍流。在弱耦合和弱非均匀性近似下,得到传播算符和平均湍性碰撞算符的明晰表达式。非均匀性除对算符中的扩散贡献、共振加宽或频移、Dupree衰减和平均分布函数在速度空间的陡度效应等作出一定的修正之外,还引出新的指数微分算符:在传播算符中是涨落电场关联函数非均匀性导致的新的速度微分算符,在平均湍性碰撞算符中是平均分布函数非均匀性导致的新的空间微分算符。平均分布函数非均匀性还使得在平均湍性碰撞算符中出现的两个互为逆运算的自由流传播算符不能抵消,从而使包含在(直接作用于平均分布函数的)传播算符中的非马尔可夫效应显露出来。     

非均匀等离子体湍流的重正化准线性理论——Misguich-Balescu理论的推广

本文把Misguich和Balescu建立的均匀等离子体湍流的重正化准线性理论推广到非均匀等离子体湍流。在弱耦合和弱非均匀性近似下,得到传播算符和平均湍性碰撞算符的明晰表达式。非均匀性除对算符中的扩散贡献、共振加宽或频移、Dupree衰减和平均分布函数在速度空间的陡度效应等作出一定的修正之外,还引出新的指数微分算符:在传播算符中是涨落电场关联函数非均匀性导致的新的速度微分算符,在平均湍性碰撞算符中是平均分布函数非均匀性导致的新的空间微分算符。平均分布函数非均匀性还使得在平均湍性碰撞算符中出现的两个互为逆运算的自由流传播算符不能抵消,从而使包含在(直接作用于平均分布函数的)传播算符中的非马尔可夫效应显露出来。 关键词：     

漂移波湍流中“clumps”理论

本文基于Misguich和Balescu提出的轨道的随机处理发展了漂移波湍流中“clumps”的一种理论。指出clump效应不仅存在于非磁化湍性等离子体中也存在于磁化湍性等离子体中。它的存在使得实际横越磁场的扩散比Dupree理论预言的要小得多。导出了clumps寿命的一个明晰的表达式,它正比于横越磁场扩散的特征时间并对数地依赖于粒子的初始相对位置。 关键词：     

HL-2A装置密度极限附近边缘剪切流和极向剩余胁强的实验研究

报道了HL-2A装置密度极限附近边缘剪切流和极向剩余胁强的最新实验研究结果。研究发现,等离子体密度向Greenwald密度靠近时,等离子体响应由绝热响应向流体动力学响应转变,导致湍流雷诺胁强中的非扩散项——剩余胁强降低,其径向梯度表征的等离子体自发旋转力矩显著降低。边缘极向流的湍性驱动降低进一步导致边缘E×B极向流剪切强度减弱。这些实验结果证明了湍流剩余胁强的降低是导致托卡马克密度极限附近边缘极向剪切层崩塌的关键因素。     

湍流扩散火焰的数值分析

本文基于GM80通用计算机程序运用K-ε-g湍流燃烧模型对丙烷-空气湍流扩散火焰进行数值分析,结果合理。 简要介绍了用湍流模型方法估计燃烧现象的基本思想和途径。建立了用于计算浓度脉动的子程序、解浓度脉动均方值方程的程序和便于输入非均匀性初值条件的程序,把这些并入GM80,用实际计算进行了检验。     

间歇湍流的分数阶动力学

间歇湍流意味着湍流涡旋并不充满空间,其维数介于2和3之间.湍流扩散为超扩散,且概率密度分布具有长尾特征.本文将流体力学的Navier-Stokes(NS)方程中的黏性项用分数阶的拉普拉斯算子表达.分析表明,分数阶拉普拉斯的阶数α和间歇湍流的维数D相联系.对于均匀各向同性的Kolmogorov湍流α=2,即用整数阶NS方程描述.而对于间歇性湍流,一定用分数阶的NS方程来描述.对于Kolmogorov湍流,扩散方差正比于t3,即Richardson扩散.而对于间歇性湍流,扩散方差要比Richardson扩散更强.     

非均匀等离子体中rf波电流驱动理论

本文用Green函数法求解准线性Fokker-Planck方程,得到非均匀等离子体中rf波的电流驱动效率。结果表明:考虑非均匀性以后,驱动效率显著提高,并且驱动效率随β值的增大而降低。 关键词：     

非Kolmogorov湍流相位屏仿真及对光束传输模拟的影响

采用正态分布模型来描述传播路径上功率谱幂值的非均匀性,利用功率谱反演法构建了基于等效结构常数的非Kolmogorov湍流相位屏,并利用多重相位屏法进行了高斯光束在均匀各向同性湍流与非Kolmogorov湍流两种模型下的传输模拟。通过观察模拟光束的光强均匀度、光束漂移以及闪烁指数等,研究了非Kolmogorov湍流对光束传输模拟的影响。结果发现,当光束通过单个非Kolmogorov相位屏时,光强最大值与光强均匀度随着幂值先增大后减小,光束漂移随幂值在一定范围内单调变化。当光束通过多重相位屏时,发现模拟光束的光强闪烁指数会受到相位屏数量以及湍流模型的影响,当相位屏数量较多时,均匀各向同性湍流模型下模拟得到的光强闪烁指数会大于非K湍流模型下的结果,且非K湍流模拟的光束漂移与均匀各项同性湍流模拟得到的光束漂移的相对误差会随着相位屏数量增多而趋于0。     

等离子体的热力学研究

本文利用不可逆过程热力学讨论了在均匀磁场作用下的等离子体,得到了电流方程并指出了磁场对电流的影响。同时讨论了部分游离的等离子体中的电流、扩散和热扩散对电流的影响以及磁场对扩散的影响。     

功率谱反演大气湍流随机相位屏采样方法的研究

从产生大气湍流随机相位屏的功率谱反演法原理出发,分析了均匀采样造成的随机相位屏大量低频信息泄漏的不足,提出利用非均匀采样方法对功率谱进行滤波产生随机相位屏.建立了非均匀采样模型,并分析比较了两种采样方法覆盖的采样频率范围和单边采样频率区域的湍流功率,理论证明了非均匀采样功率谱反演产生大气湍流随机相位屏的可行性和有效性.针对大气湍流的Kolmogorov谱,分别仿真计算了两种采样模型下功率谱反演生成的大气湍流随机相位屏.仿真结果表明,在不增加采样点和计算量条件下,非均匀采样方法生成的大气湍流随机相位屏具有丰富的低频和高频信息,有效改善了传统功率谱反演大气湍流随机相位屏时低频信息严重不足的缺陷.     

对“非均匀等离子体湍流重正化准线性理论中的平均电场效应”一文的质疑

文献［１］的作者在该文中把湍性电场的系综平均值Ｅ０（ｘ，ｔ）作为基本小量，并用它去定其他各个物理量的数量级。这种做法没有物理根据，也是迄今为止等离子体湍流（不管是均匀还是非均匀）的理论处理中没有先例的：１既然Ｅ０（ｘ，ｔ）是湍性电场的系综平均值，那它...     

等离子体强湍流在Gauss随机过程中的平均传播量理论

本文在Gauss随机过程的基础上建立了描写等离子体强湍流的平均传播量的理论,证明了群的性质,分析了它的物理意义及基本应用,指出这一理论和Misguich-Balescu所提出的RQL弱耦合理论相比是对等离子体强湍流更好的描述。     

HL-2A等离子体边缘极向剩余胁强的研究

首次报导了托卡马克等离子体边缘与湍流相关的极向剩余胁强剖面的测量结果。采用外中平面往复式静电探针阵列对HL-2A托卡马克边缘的极向湍流动量输运进行研究。在没有外部动量注入的欧姆放电下,剩余胁强为有限值、且其空间剖面在等离子体边缘具有明显的径向梯度,表明托卡马克等离子体边缘存在极向动量源。由动量源产生的动量主要以扩散形式向与剩余胁强相反的方向传播,最终的结果是等离子体边缘存在有限的雷诺胁强。在最后闭合磁面以内0.5~2cm区域,剩余胁强的梯度提供自发旋转的力矩,由该力矩引起的动量产生与由速度梯度引起的动量扩散共同导致了雷诺胁强出现负梯度,造成动量沉积,从而驱动极向平衡流。     

离子对电磁波传播特性的影响

对等离子体中电磁波传播的平板几何模型进行了修正, 讨论了离子对电磁波在大气压均匀非磁化弱电离等离子体中的反射、吸收和透射等传播特性的影响。数值分析的结果表明: 大气条件下, 离子对电磁波在均匀非磁化弱电离等离子体中传播特性的影响是显著的, 同时给出等离子体对电磁波的最大吸收值和吸收宽带。     

非均匀采样的功率谱反演大气湍流相位屏的快速模拟

对大气湍流功率谱非均匀采样可以有效改善传统功率谱反演法低频采样严重不足的缺陷, 实现高精度的大气湍流相位屏的模拟. 但采用的直接求和运算计算复杂度高, 相位屏的模拟速度极慢. 将非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)引入到大气湍流相位屏的模拟, 可以实现相位屏的快速模拟. 从随机过程的谱分解出发, 将大气湍流相位随机过程表示为有限谐波分量叠加和的均方极限. 通过一个高斯核函数的卷积, 将非均匀分布的谐波复振幅映射到均匀网格空间, 进而利用快速傅里叶变换, 降低计算复杂度, 加快大气湍流相位屏的模拟速度. 以大气湍流的Kolmogorov 谱为例, 利用NUFFT仿真得到大气湍流相位屏, 并对相位屏的模拟精度、模拟速度和误差进行统计分析. 结果表明, NUFFT的引入可以实现快速、高精度的大气湍流相位屏的模拟.     

电磁波在径向非均匀球对称等离子体中的衰减

提出了一种计算任意入射角的电磁波在径向非均匀球对称等离子体中的传播和吸收的模型.在此模型中，把非均匀等离子体球分成若干个同心等离子体球壳，并且假定每一个同心壳层内等离子体密度均匀分布.采用几何光学近似方法，考虑相位系数和衰减系数的矢量性，分别研究了几种典型的非均匀密度分布形式的等离子体在不同碰撞频率、中心等离子体密度和电磁波入射角条件下对入射电磁波的传播和衰减特性，获得了一些有意义的结果. 关键词： 电磁波 碰撞频率 等离子体球 能量衰减     

再入尾迹湍流对雷达散射截面影响分析

通过探讨高超声速再入湍流尾迹等离子体场中电磁波的散射机制,推导出在工程上描述湍流亚密等离子体雷达散射的一阶畸变波Born近似模型,分析了该模型在充分发展湍流尾迹等离子体场中的适用性,完成了适用于三维尾迹等离子体场的程序设计.以已有的湍流尾迹等离子体流场数据为基础,分析了再入尾迹湍流等离子体流动对雷达散射截面的影响.选取考察的几个有代表性的因素为:湍流模型、转捩过程、湍流尺度、电子组分脉动初始条件等.由结果可以看到,湍流转捩过程和湍流尺度对雷达散射截面值影响不大;电子组份脉动强度初始值影响较明显;湍流模型在特定条件下影响亦不大.     

非均匀条件下磁自聚焦电子束的传输

 对填充非均匀等离子体漂移空间的非均匀电子束的运动状态进行了近似分析, 对远轴大脉动电子束进行了较精确的计算, 讨论了电子束和等离子体的分布对电子束传输的影响, 并利用计算结果解释了PASOTRON的部分实验现象。     

电磁波与非磁化等离子体的相互作用

研究了频率为0．5-10HGz的电磁波在非磁化等离子体中的传播。在厚度为10cm的、密度n=10^10或10^11cm^-3的均匀和密度分布n=n0exp[2(z/d-1)]非均匀的等离子体中，计算了等离子体中的电子与中性气体的碰撞频率为0．1-10GHz间的电磁波的反射功率，吸收功率 透射功率的变化。结果表明当等离子体密度比较大（n=10^11cm^-3)、电子与中性气体的碰撞频率比较大时，无论是均匀还是非均匀等离子体对电磁波能量的吸收都比较大，最大可达90％。     

电子回旋共振等离子体密度均匀性的数值研究

基于漂移扩散近似,在轴对称假设下,对电子回旋共振等离子体源腔室内的等离子体建立了二维流体模型.采用有限差分法对所建立的模型进行了自洽数值模拟,得到了等离子体密度均匀性随时间演化的数值结果.通过对数值结果的分析,研究了背景气体压强、微波功率和磁场线圈电流对等离子体密度均匀性的影响.研究表明,在电离初期,电子密度的均匀性好于离子密度的均匀性.在电离后期,离子密度的均匀性好于电子密度的均匀性.随着背景气体压强的增大,电子密度和离子密度的均匀性都在增加,且离子密度的均匀性增加的更快.随着微波功率的增大,电子密度和 关键词： 等离子体密度均匀性 背景气体压强 微波功率 磁场线圈电流