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阿尔芬本征模的研究

作　者: 周旭
导　师: 盛正卯
学　校: 浙江大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 阿尔芬本征模 TAEs RSAEs 非圆位形动理学阻尼
分类号: TL631.24
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 24次
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内容摘要

阿尔芬本征模(Alfven Eigenmodes,AEs)是国内外等离子体研究领域的一个重点和热点。在阿尔芬连续谱的不同频段的带隙(Gap)中可以存在多种AEs,如环效应引起的阿尔芬本征模(TAEs)、比压引起的阿尔芬本征模(BAEs)等。反剪切阿尔芬本征模(Reversed Shear Alfven Eigenmodes, RSAEs)首先于1998年在日本的JT-60U装置上被发现,其主要特点是在磁场反剪切位置附近出现了向高频扫频的模式(Kimura et al.1998)。随后类似的现象也在欧洲联合环(Joint European Tours, JET)(Sharapov et al.2010)等其他托卡马克装置中被发现。RSAEs的理论分析大都基于磁流体力学(MHD)模型并考虑了各种不同效应的影响。高能粒子、阿尔芬离子温度梯度(Alfven ion Temperature Gradient)机制、环效应二阶谐波(Second harmonic)都可以激发RSAEso RSAEs的线性性质的研究有很多而非线性性质方面的研究较少,如用Hybrid MHD-Gyrokinetic code (HMGC)对RSAEs增强高能粒子的输运进行了研究。而且相比较TAEs或BAEs, RSAEs的回旋动理学(Gyrokinetic)模拟研究很少。本论文首先改进了计算代码KAEC,以适用于非圆截面几何位形,并利用此代码求解了阿尔芬本征模和反剪切本征模。得到的主要结果有：椭圆拉长比增大使得TAEs/RSAEs的本征频率减小并使得相邻的极向模结构增长,三角形变使得TAEs/RSAEs本征频率增大；应用于实际试验数据时,在近似EAST装置的实验剖面上找到了NAEs,而应用于DIII-D装置实验数据时,在给定的离子有限拉莫尔效应下增大椭圆拉长比能减小RSAEs阻尼。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目次  7-9
插图  9-12
表格  12-13
1 绪论  13-17
  1.1 课题背景：聚变能与托卡马克  13-14
  1.2 阿尔芬波与阿尔芬本征模  14-15
  1.3 研究目标与创新内容  15-16
  1.4 结构安排  16-17
2 托卡马克中的阿尔芬本征模综述  17-33
  2.1 托卡马克物理概述  17-21
  2.2 剪切阿尔芬波及其本征模  21-26
  2.3 环效应引起的阿尔芬本征模TAE简介  26-28
  2.4 反剪切阿尔芬本征(RSAEs)模简介  28-33
3 理论模型  33-39
  3.1 磁面坐标系下的非圆截面托卡马克  33-35
  3.2 低频剪切阿尔芬本征模方程  35-39
4 数值方法及计算代码  39-43
  4.1 有限元方法  39
  4.2 本征模方程矩阵形式  39-40
  4.3 程序代码组成  40-43
5 研究结果与讨论  43-81
  5.1 代码验证  43-46
  5.2 非圆几何位形对TAEs本征模的影响  46-63
  5.3 反剪切阿尔芬本征模(RSAEs)的阻尼研究  63-81
6 总结及未来工作  81-83
  6.1 总结  81-82
  6.2 未来工作  82-83
参考文献  83-87
附录程序包文件组成与安装运行  87-93
  1 基本文件组成  87-89
  2 程序包安装  89-92
  3 编译运行  92
  4 运行结果输出各文件  92-93
致谢  93-95
作者简历  95

阿尔芬本征模的研究

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