射频波注入磁化等离子体的数值模拟

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1、华中科技大学硕士学位论文射频波注入磁化等离子体的数值模拟姓名：程紫娟申请学位级别：硕士专业：脉冲功率及等离子体指导教师：江中和2011-01-05华中科技大学硕士学位论文摘要在托卡马克中波加热的物理现象是研究的重要方面。数值模拟是研究波加热的重要手段。离子回旋波加热的全波解数值模拟只有近二十年的历史，程序方面主要有M.Brambilla为代表的TORICcode和以E.F.Jaeger为代表的AORSAcode。这些全波解code在电磁场的算法上来说依然存在一些问题有待解决。现代计算电磁学中的时域有限差分算法（FDTD）被认为最有可能解决那些问题。随着并行技术的出现，可以解决电

2、磁计算中计算量大的问题。本文主要介绍全波解的数值算法。本文主要还是介绍线性方程的数值求解，以及非线性的不稳定性如受激拉曼散射(SBS)。在线性模型下，比较了FDTD显式差分方法和半隐式差分方法在色散稳定性方面的区别。非线性模型方面，采用了显式FDTD方法和MacCormack格式进行数值计算，得到了初步的非线性结果。这些方法均采用并行计算方法，并在并行情况下对边界条件进行了初步的探究。关键词：波加热、全波解、受激拉曼散射、时域有限差分方法、并行计算I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTWaveheatingisimportantaboutTokamak.Researchof

3、waveheatingisimportantaboutTokamak.numericalsimulationisimportantmethodofresearchaboutwaveheating.Thehistoryoffull-waveequationmethodsaboutioncyclotronwaveisonlytwodecades.Programsaboutfull-wavemethodsmainlyincludeTORICcoderepresentedbyM.BrambillaandAORSAcoderepresentedbyE.F.Jaeger.Thecodeso

4、ffull-wavemethodshavequestionsaboutalgorithmofelectromagneticfield.Finitedifferencetimedomainaboutmoderncomputingelectromagnetismisconsideredthemostlikelywayofthequestions.Astheparalleltechnologyproposed,largeamountofcalculationcanbesolved.Thepapermainlyintroducednumericalalgorithmofsimulati

5、onaboutwaveheating.ThepapermainlyintroducednumericalsolutionoflinearequationandnonlinearinstabilityforexampleStimulatedRamanScattering.ThepapertakesexplicitFDTDmethodandMacCormackformatusedsimulatinglinearmodel.Inthepaper,wetakehalfinplicitFDTDmethodandexplicitFDTDformatusedsimulatingnonline

6、armodel,andcomparedifferencebetweenthem.Thepaperhadgotpreliminaryresultsaboutnonlinearmodel.Allthemethodsusedparallelsimulation,andgotpreliminaryresearchaboutboundaryconditionsofparallelsimulation.Keywords：waveheating，full-waveequationmethods，SBS，FDTD，ParallelComputingII独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人

7、在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关