托卡马克中外扭曲模与电阻壁模的数值研究

《托卡马克中外扭曲模与电阻壁模的数值研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、＊－－Ｉ－．ｉ■＊．■■？＂－■．．成巧灣．乂连毯占巧＇＇－？’＇Ｉ：．Ｖ．．ＤＡＬＹ＜在ＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧ倉±韋恆巧又ＤＯＣＴＯ民ＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ．觀＇ｈ■Ｘ托卡马克中外姐曲模与电阻壁模的数值研究等胃ｆ体物Ｓ、／｜｜学科专作者姓名指导教师—＿＿＿＿＿答辩日期博±学位论文巧卡马克中外扭曲模与电阻壁模的数值研究ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｔｕ出ｅｓｏｆＥｘｔｅｒｎａｌＫｉｎｋＭｏｄｅａｎｄＲｅｓｉ

2、ｓｔｉｖｅＷａｌｌＭｏｄｅｉｎＴｏｋａｍａｋｓ作者姓名：刘超学号：１１００２０１６指导教师：刘悦教較学科、专业：等离子体物巧答辩日期：２０１５．１１．２５乂遠巧义夫緣ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外本论文不包含其他个人或一。与我集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果同工作的同

3、志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目；巧卡马巧中外巧曲橫与由阻壁構的数值研究心Ｉ１：；了年！月ｌｙ曰作者签名—＿叫日期大连理工大学博±学位论文摘要一在托卡马克等离子林中，外扭曲模是种极为重要的大尺度磁流体不稳定模式，它是主要由等离子体的电流和压强驱动导致、増长时间尺度为阿尔芬时间ＴＡ的不稳定模式，它会限制在实验中获取更高Ｐ参数的聚变等离子体，严重时可能导致等离子体柱扭曲碰壁而产生大破裂。理论上，外扭曲模可Ｗ被足够靠近等离子体的外加理想导体壁完

4、全地抑制住。这是因为当磁执动发生时，理想导体壁上会立即产生感应祸旋电流并产生一抵抗磁扰动的磁场。但是真正的理想导体壁并不存在。实际的导体壁都有定电阻，电阻的存在就使得抵抗磁巧动的感应祸旋电流不能够立即响应一，从而产生种新的不稳定Ｔ。模式，即电阻壁模，其增长时间尺度为导体壁中产生的祸旋电流的衰减时间ｗ由于电阻壁模増长缓慢，在早先的研究中并没有得到重视。在先进超导托卡马克装置中，要求获得长脉冲运行时间的稳态的聚变等离子体，稳态运行的时间尺度要远远大于电阻壁模增长的时间尺度。因此，对电阻壁模的研究显得尤为重要。ＭＡＲＳ－Ｆ程本论文首先运用

5、序数值研究了平衡电流剖面对外扭曲模的影响，而后运用ＭＡＲＳ－Ｆ程序和ＭＡＲＳ乂程序，数值地研究了在不同的等离子体旋转剖面下，平行ＩＴＥＲ粘滞阻尼和动理学阻尼对电阻壁模不稳定性的影响，并深入研究了中等离子体剪切流对电阻壁模稳定性的影响，具体内容如下：在第一章中，简要介绍了磁约束核聚变主要装置托卡马克的发展，Ｗ及其中存在的磁流体不稳定性问题。简要地介绍了能量原理和简正模法两种研究磁流体不稳定性问题的方法，并介绍了ＭＡＲＳ程序的物理模型。二－在第章中，运用ＭＡＲＳＦ程序，采用线性化的磁流体模型，研究了托卡马克中平一一衡电流剖面对外扭

6、曲模的影响。研究选取了Ｈ种电流剖面：第种为组抛物型平衡电流剖面二一组阶，研究和讨论了平衡电流梯度和跳变对外扭曲模増长率的影响；第种为梯型平衡电流剖面一，研究和讨论了跳变位置对外扭曲模的影响；第Ｈ种为组带有电流包的抛物型平衡电流剖面，研究和讨论了电流包的幅值、位置Ｗ及宽度对外扭曲模的影响。在第兰章中，针对ＩＴＥＲ装置，采用Ｈ种等离子体旋转剖面，数值研究了声波阻巧和动理学阻尼对电阻壁模稳定性的影响－Ｆ程序和。在本章工作中，分别运用了ＭＡＲＳ＝＝－Ｋ程序ＭＡＲＳ，并且考虑了均匀的、在ｑ２有理面处带有负剪切和在ｑ２有理面处带有正剪切的Ｈ

7、种等离子体旋转剖面。通过研究发现在流体模型下，对于前两种等离子体旋。转剖面，电阻壁模可Ｗ在很大的旋转频率下（大约百分之几的阿尔芬频率）达到稳定而对于第王种等离子体旋转剖面，并没有发现电阻壁模达到稳定的情况。通过电阻壁模］托卡马克中外扭曲模与电阻壁模的数值研究的本征结构可Ｗ看出，扰动位移分布都是全局的，在有理面附近有很大的跳变，旋转剖Ｓ－Ｋ程序自洽的动理学面的改变对本征结构的修正是全局的，。运用ＭＡ艮，采用模型（研究发现了更低的等离子体旋转阔值使电阻壁模泣到稳定的旋转频率），约千分之几一的阿尔芬频率。同样的，动理学模型下得到

8、的本征结构与流体模型下的