等離子體平衡流場及其效應分析.pdf

1、熱核聚變是未來人類獲取清潔能源最可靠的途徑，而托卡馬克磁約束裝置則是實現(xiàn)熱核聚變可控運行希望最大的方法之一。本文采用理想磁流體力學模型，以J-TEXT裝置的基本參數(shù)為基礎(chǔ)，通過數(shù)值模擬的方法對托卡馬克等離子體的平衡計算與轉(zhuǎn)動模擬進行了研究，從而為J-TEXT上關(guān)于流場的實驗研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過推導和求解小環(huán)坐標下的Grad-shafranov平衡方程，獲得J-TEXT托卡馬克上更易與實驗測量數(shù)據(jù)進行

2、對比的小環(huán)坐標下的等離子體平衡位形以及磁場結(jié)構(gòu)等平衡狀態(tài)參數(shù)，并與實驗室測量的結(jié)果進行比對，結(jié)果基本吻合。⑵利用理想磁流體模型中的磁凍結(jié)效應與流體的不可壓縮性，推導計算自洽流場的物理模型，并通過實驗上測量得到的局域環(huán)向轉(zhuǎn)動速度確定流函數(shù)的形式與系數(shù)，從而獲得了小環(huán)坐標下的三維自洽流場。利用獲得的自洽流場與載流的平衡方程探究了自洽流場對于平衡的影響，為未來對于流場的研究提供了一定的理論基礎(chǔ)。⑶從環(huán)向動量平衡方程出發(fā)，并將平衡流等效為內(nèi)部動

3、量源，建立了計算低雜波驅(qū)動后環(huán)向轉(zhuǎn)動速度（考慮平衡流的影響）的物理模型，并進行數(shù)值模擬，從而成功解釋了之前實驗上觀察到的剪切流與速度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，為未來J-TEXT上將進行的低雜波注入實驗提供的有價值的參考。⑷關(guān)于托卡馬克等離子體這個高度非線性的系統(tǒng)，求解了多種平衡態(tài)，獲得了順磁、逆磁、順磁-逆磁等平衡態(tài)的平衡參數(shù)，并進行了對比，發(fā)現(xiàn)即使不能全逆磁運行，但只要通過外部驅(qū)動使邊界極向電流反轉(zhuǎn)（邊緣區(qū)域表現(xiàn)為逆磁性質(zhì)），也可以較大的提高極向比壓