资源描述：
《随机磁场对漂移波本征模的影响.pdf》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、11.,.第2卷第9期物理学报Vol2No91111.50年19月TACPHAYSICNASIICANov,1980随机磁场对漂移波本征模的影响张承福(北京大学物理系)1979年10月2日收到本文分析随机磁场对低频漂移波本征模的影响.计算表明,存在随机磁场可影响电子对,.,,,波的响应改变电子色散函数在有理磁面附近(勺二o处)这种变化尤大随机场可使电子.色散函数变得相当平缓,这对漂移波本征模的稳定性有很大影响本文证明了,在足够强的(但仍是实验允许范围内的)随机磁场下,漂移波普适模可成为绝对不稳定的
2、.一、引言.,对低频漂移波本征模稳定低频漂移波与等离子体中的反常输运紧密相关近年来.“”性的研究取得了不少进展主要进展是证明了原来认为不稳定的所谓普适模实际上是,.1L一习绝对稳定的而实验上发现的不稳定性则被归之为对流不稳定性,,,另一方面不少理论研究表明在环形磁约束等离子体中由于存在各种微观的电磁,在规则的(平均的)磁场形态上还存在着小的、.这种随机场可引起显著模随机性的磁场,.的电〔子热导认为这可能是等离子体中反常输运的重要原因之一功一些实验迹象也表〔.明可能存在随机磁场,,sl,:如果自然地
3、会产生一个问题随机磁场对稳态输运是重要的它对漂移波色散关系和稳定性会有什么影响呢.?本文企图回答这一问题计算结果表明,,因而改变电子色散函数.当随存在随机磁场可改变电子对波的响应,可使电子色散函数变得很平缓,这对漂移波本征模的稳定性有很大影响.机场足够强时,当随机磁场增强时,漂移波本征模可成为绝对不稳定的.本文证明了、二随机磁场对电子色散函数的影响:x,z,,,,,取坐标如下密度梯度在方向主磁场为方向平均磁场为B~B0(ox/L1)其L,.中是磁剪切长度,〔,,,无随机磁场时按通常的轨道积分方法可
4、求出粒子(ei)的扰动分布函数为e甲tfl~一()fM[1+(。一。*)I],(1)T式中1358物理29卷,一`,d才1·xP{一`(*。一)(,1,+`“}立一一,x[:in(必一“+岛tl)一sin(价一。+口。,)]}(2),一琦生。,x了,。ec,旦立友一咬/L口~OB/,一己Bnd尤·,:。,,夸一麟+移/口gt价~七/毛斌,.知a是麦氏分布是速度位相角。,`,,p即屯p《1对于电一般漂移波的垂直方向波长比电子拉摩半径大得多所以,子(2)式可化简为。`才le,,。,1,.了一、浮。{一
5、*(。一*)(一)}一--一三一一(3)}J一。功叹1夕1一。I对麦氏分布的平均值为,,l(e)一三粼少)(4)式中’e一一俨dV以列{,(5)羊,“夕一V+i0十丫一.V。,。,。。,,,这就是通常的电子色散函数其中一/几7一/左几儿是平均电子热运动速度.,如果在上述平均磁场上还叠加有小的随机性磁场将有什么改变呢?存在随机磁场.的主要作用是使粒子相对于平均的磁力线有一横向扩散y设在方向存在着空间均匀、,,。。,`〔5J的稳态的随机磁场则时处于y的一群粒子到时在y处发现这些粒子的几率为产夕。,r。
6、;y,,ey一夕。,4Dtz。,6()~却{一()/(一)}()4二D,一,。召()M,,。,M,,式中D~D1}是粒子的空间扩散系数D是由磁结构性质决定的一个常数反映随机场的大小.正是由于D正比于粒子速度,所以在随机场中离子扩散要比电子慢得多.,,y也不会建立双极电由于平衡态时方向是均匀的这种扩散的非双极性不产生宏观效果.在波动问题中,,D。《1则表示随机场主要改变场这种随机扩散则将改变色散关系iD/电子对波的响应,.,而对离子的影响是可略去(这与静电波湍流扩散情形很不相同在那,,,,.里扩散是
7、双极的由于离子也参与扩散湍流扩散项总是阻尼因素l0[J而这里则不然)因此,下面只考虑随机场对电子的影响.,。,根据轨道积分法电子在夕方向有扩散相应于在I的表式(3)中被积函数还应乘上y,。`,1一,),,,,因子<甲(扒)/甲())~<哪)其中<)表示对(6)式的几率平均即.yyl,,1*。`戈,(,、一y,,dly-(一)+`、(,一,);(7)<>一xeP一了4(,一,l){4D(r一21)}一一初所以。.才1·/·,矛1,一*浮。{一`(CD一*一+`、;D,一,,(,,!几一~a1。,。,
8、,,。一,.8一(一左+i衫D{1)()11期张承福:随机磁场对漂移波本征模的影响1359。.,yD、,Ix以上考虑的是方向随机磁场对的影响实际上方向也有随机场D。,二.DM与DM,的(在稳态输运问题中有兴趣的正是此项关于关系目前不很清楚从物理,`y,,,、,,、,上看考虑到方向有磁剪切而方向则无似应有几)D强湍流时应有D竺.二.。DxM初步的实验测量表明「幻D、二D*)则在z的表式(8)的被积函数中还应乘上.,因子<甲(xl)/甲(劝)。此因子的严格数学处理是十分棘手的原因在于:
