托卡馬克高頻波加熱的全波數(shù)值模擬.pdf

1、射頻波加熱磁化等離子體作為一種輔助加熱手段,在托卡馬克型聚變裝置中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)等離子加熱時(shí)不會(huì)顯著影響等離子體的約束位形。然而,在非均勻等離子體中,因?yàn)榻刂购凸舱駥拥拇嬖?入射波不能直接傳播到等離子體的高密度區(qū)域。因?yàn)?在等離子體中,同一個(gè)區(qū)域可能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)波模,所以,當(dāng)入射波模在等離子體中遭遇截止或共振時(shí),能夠通過模轉(zhuǎn)換的方式轉(zhuǎn)換成另外一種形式波模。模轉(zhuǎn)換過程的存在為加熱高密度區(qū)域的等離子體提供了可行的途

2、徑。
　　通常情況下,對(duì)波在等離子體中傳播過程進(jìn)行數(shù)值模擬,有全波和raytracing兩種。Raytracing的方法不能夠給出波的各個(gè)場(chǎng)量在空間和時(shí)間上的分布狀態(tài)。全波模擬的方法在這方面能夠得到比較好的結(jié)果。但是,在使用全波的方法來(lái)對(duì)參量不穩(wěn)定性等涉及到多波耦合的物理過程進(jìn)行模擬時(shí),會(huì)因?yàn)橛?jì)算量大而很難得到實(shí)際的應(yīng)用。在對(duì)動(dòng)理學(xué)波的介電張量進(jìn)行有限拉莫半徑展開后發(fā)現(xiàn),所得的零階項(xiàng)的表達(dá)式同冷等離子體近似下所得的介電張量的表達(dá)式

3、相同。因此,在考慮到垂直于磁場(chǎng)方向的能量守恒后,可以將動(dòng)理學(xué)波的介電張量在有限拉莫半徑展開后所得到的一階項(xiàng)作為修正項(xiàng)加入到冷等離子體近似模型中。這樣,即能夠避免采用動(dòng)理學(xué)計(jì)算時(shí)存在計(jì)算量大的問題,又能對(duì)動(dòng)理學(xué)效應(yīng)進(jìn)行模擬。
　　本文的主要內(nèi)容:
　　(1)將動(dòng)理學(xué)的介電張量通過拉莫半徑展開。通過加入能量守恒的限制條件,將展開后的一階項(xiàng)以微分算符的方式加入到冷等離子體近似模型下x方向的電流中。
　　(2)計(jì)算模型是一維平