高能量粒子再分布模型在CFETR上的应用

在中国聚变工程实验堆(CFETR)设计参数下,利用一种高能量粒子(EP)物理简化模型分析了磁流体动力学(MHD)不稳定中新经典撕裂模(NTM)引起的粒子再分布和损失。相位矢量旋转法利用EP相空间中小间隔区域内跟踪探测粒子对来判定粒子轨道随机与否,即记录连接矢量旋转角的方法标记该区域是否存在KAM面破缺,以此为据修正相空间的粒子分布函数和判断粒子损失。利用相空间探测粒子对相位矢量旋转法标记一定NTM幅度下的随机区域分布并迭代得到稳态分布剖面。对捕获粒子区域的共振岛探测结果表明,低频或零频率扰动不会与高能量α粒子形成有效共振,MHD扰动和有效碰撞效应可能使捕获-通行轨道边界附近形成损失通道。     

基于宽带激光拍频的瞬时束匀滑技术

针对高功率激光装置对靶面辐照均匀性的需求,提出了一种基于宽带激光拍频的瞬时束匀滑技术。激光集束采用宽带激光,利用连续相位板对焦斑包络进行控制,并结合共轭螺旋相位板使得集束中各子束在焦平面处拍频产生旋转周期不同、位置各异的快速运动散斑。合理选择宽带光参数可使得散斑的旋转周期在皮秒至亚皮秒量级,从而达到瞬时匀滑焦斑的目的。通过建立基于宽带激光拍频的瞬时束匀滑技术物理模型,模拟分析了关键参数包括激光带宽和谱线类型对焦斑束匀滑特性的影响和规律,并与双频单色激光拍频技术作了比较分析。研究结果表明,通过合理选取光源谱线类型或增大激光带宽,所提技术可在降低系统要求的基础上增强对激光等离子体不稳定性的抑制,使焦斑实现瞬时匀滑并获得较好的均匀性。     

背景气体对激光等离子体和外磁场界面上槽纹不稳定性的影响

等离子体在外磁场中膨胀产生的抗磁腔和不稳定性是空间物理和聚变物理中的重要现象.本文实验研究了激光产生的等离子体在外磁场中膨胀时在抗磁腔表面产生的槽纹不稳定性,数据分析显示实验中观察到的不稳定性属于大拉莫尔半径槽纹不稳定性.实验发现充入稀薄背景气体能够显著抑制槽纹不稳定性的发展,背景气体气压超过50 Pa时(约为抗磁腔表面等离子体密度的1%),槽纹不稳定性几乎被完全抑制.动理学分析表明离子-离子碰撞是抑制不稳定性发展的主要因素.这些结果对磁场辅助激光聚变和爆炸空间物理现象等领域有重要参考价值.     

垂直激励圆柱形容器中的表面波特性研究

利用奇异摄动理论的两时间变量展开法，研究了垂直强迫激励圆柱形容器中的单一水表面驻波模式。假设流体是无粘、不可压且运动是无旋的，在忽略了表面张力的影响下，得到一个具有立方项以及底部驱动项影响的非线性振幅方程。对上述方程进行了数值计算，并研究了特定(3，4)模式的表面驻波结构和特性，如驻波的节点分布及随某些参数的变化规律等，从计算的等高线的图象来看，和以往的实验结果相当吻合。     

布置方式对U型管不稳定性的影响

从实验和理论两方面研究了不同布置方式对加热Ｕ型管不稳定性的影响。实验在氟利昂－１１３试验台上进行，研究了不同布置Ｕ型管在三种压力工况，六种加热工况及各种流量下的流动不稳定性。理论研究得出了系统稳定性的判据，比较了不同布置方式Ｕ型管的脉动起始边界；并对实际工业现场的Ｕ型管布置方式进行了模拟数值计算，比较了在较高系统压力下不同布置方式Ｕ型管的脉动起始边界     

Convective instability in a rapidly rotating fluid layer in the presence of a non-uniform magnetic field

Magnetoconvective instabilities in a rapidly rotating, electrically conducting fluid layer heated from below in the presence of a non-uniform, horizontal magnetic field are investigated. It was first shown by Chandrasekhar that an overall minimum of the Rayleigh number may be reached at the onset of magnetoconvection when a uniform basic magnetic field is imposed. In this paper, we show that the properties of instability can be quite different when a non-uniform basic magnetic field is applied. It is shown that there is an optimum value of the Elsasser number provided that the basic magnetic field is a monotonically decreasing or increasing function of the vertical coordinate. However, there exist no optimum values of the Elsasser number that can give rise to an overall minimum of the Rayleigh number at the onset of magnetoconvection if the imposed basic magnetic field has an inflexion point. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (40174026 and 40074041)     

薄膜沿加热平板下落的稳定性分布

本文分析了薄膜沿加热平板下落的稳定性。在时间模式下，发现流动的不稳定性是由表面波不稳定和加毛细不稳定构成的，同时当流体的热扩散越大以及界面热量损失越小时，热毛细不稳定越剧烈，在时空模式下，流动随着Marangoni数的增大。流动有可能从对流不稳定过渡到绝对不稳定，这一结论尚待实验验证。     

圆柱尾流的绝对不稳定性

在水槽和低湍流度水洞中进行亚临界雷诺数圆柱尾流稳定性实验来流速度由零缓慢增长到一定值后保持不变,稳定足够长时间后,在流向某站位处给流场一个有限幅值的脉冲扰动,测量扰动前后相当长时间内下游尾流速度信号的变化情况当雷诺数处于高亚临界值时,未受扰动的尾流速度脉动很小,处于定常状态,但对近尾流进行脉冲扰动后,能够激发出不衰减的旋涡脱落发现扰动位置限制在圆柱后一定范围内才能有效,再往下游则扰动随时间衰减．说明圆柱近尾流中存在一个绝对不稳定区,在该区域内的扰动将在当地放大,经过复杂的演化,最后形成不衰减的旋涡脱落.     

Compton散射对磁化等离子体调制不稳定性的影响

基于多光子非线性Compton散射模型,研究了多光子非线性Compton散射对激光在磁化等离子体中调制不稳定性的影响.将入射光和多光子非线性Compton散射光作为形成调制不稳定性的新机制,对非线性色散方程和控制方程进行了修正,给出了由入射光和多光子非线性Compton散射光形成的耦合左旋椭圆偏振光调制不稳定性的时间增...     

相对论性激光等离子体中调制不稳定性

为了研究相对论性强激光与等离子体相互作用时自生磁场的调制不稳定性,从一组考虑了横等离激元波-波、波-粒相互作用和电子相对论效应的非线性动力学控制方程出发,通过线性分析得到了横扰动的色散方程。结果表明,自生磁场由于调制不稳定性,将会坍塌形成小尺度的局域结构。选取适当的参量,计算得到的自生磁场的特征尺度与已有理论模型的结果一致。