托卡马克等离子体中L-H转换特性的简化模型研究

发布时间：2024-03-18 22:35

　　能源问题是经济可持续发展的重要瓶颈。传统的化石能源储量有限,因此发展可替代能源是当前科学研究的重要任务之一。核能与传统化石能源相比有很多优势,是目前解决能源问题的重要方案,其中利用磁约束聚变装置实现氘氚聚变反应是获得聚变清洁能源的有效途径。在托卡马克装置(磁约束装置的一种)中,强磁场能使带电粒子绕磁力线运动,从而有效的将氘氚等离子体约束在环形的“磁容器”中,为聚变反应提供有利的条件。然而带电粒子之间的碰撞(集体相互作用)会引起粒子跨越磁力线的输运,考虑了托卡马克环效应后的新经典输运系数有显著提高,但仍不足以解释托卡马克实验中的观测值。这种高于新经典理论预测值的反常输运通常是由等离子体湍流所引起。在托卡马克边界区域,湍流幅度较强时压强梯度较弱,湍流引起的反常输运导致装置的约束性能较低(低约束运行模式,L-模)。通过对微观湍流的控制可以使边界的压强梯度变陡,形成边界的台基区,从而提高等离子体的约束性能(高约束运行模式,H-模)。本论文主要针对托卡马克装置中的约束模式转换现象(L-H转换),建立简化的“湍流-带状流-测地声模-平均流”模型,数值分析了L-H转换过程中的典型物理特征。论文的结构...

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 能源与聚变
    1.2 等离子体不稳定性
        1.2.1 磁流体不稳定性的描述方程
        1.2.2 约束与输运
    1.3 L模和H模
        1.3.1 边界输运垒中径向电场
        1.3.2 边界局域模
        1.3.3 剪切流
    1.4 研究的工作和内容安排
2 捕食者-被捕食者模型在湍流输运中的推广和应用
    2.1 人口数量模型
        2.1.1 模型的建立
    2.2 鱼和鲨鱼的捕食者-被捕食者模型
    2.3 湍流、带状流和压强梯度的物理模型
    2.4 湍流、带状流、测地声模和压强梯度的物理模型
    2.5 湍流与压强扰动耦合的四场捕食者被捕食者模型
        2.5.1 测地声模的背景
        2.5.2 湍流、带状流和测地声模方程的推导
3 湍流、带状流和测地声模的数值结果
    3.1 带状流无阻尼的情况
        3.1.1 “湍流-测地声模”耦合占优的数值结果
        3.1.2 “湍流-带状流”耦合占优的数值结果
        3.1.3 “湍流-离子声波”耦合系数为负数的数值结果
    3.2 带状流有阻尼的情况
        3.2.1 “湍流-测地声模”耦合占优的数值结果
        3.2.2 “湍流-带状流”耦合占优的数值结果
        3.2.3 “湍流-离子声波”耦合系数为负数的数值结果
    3.3 本章小结
4 湍流、带状流、测地声模和压强梯度的物理模型和数值结果
    4.1 五场湍流、带状流、测地声模和压强梯度物理模型
    4.2 数值结果与分析
        4.2.1 耦合参数对L-H转换过程的影响
        4.2.2 极限环振荡的物理特性
        4.2.3 L-H-L转换的迟滞现象
    4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3931917