磁流體不穩(wěn)定性的理論研究.pdf

1、等離子體中存在的宏觀不穩(wěn)定性為實(shí)現(xiàn)受控?zé)岷司圩冊O(shè)置了重重障礙,因此研究等離子體中的宏觀不穩(wěn)定性就顯得頗為重要.這些不穩(wěn)定性的諸多性質(zhì)都可用磁流體力學(xué)(MHD)模型進(jìn)行研究,研究的結(jié)果為等離子體實(shí)驗(yàn)和天體物理觀測中的許多現(xiàn)象提供了直觀的認(rèn)識(shí).該文分別對(duì)磁約束聚變中的螺旋不穩(wěn)定性進(jìn)行研究,得到了一些有意思的結(jié)果.作為三種研究等離子體不穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)方法之一,直觀方法[Krall N A and Trivelpiece A W,Principl

2、es of Plasma Physics(McGraw-Hill Book Company,NewYork,1973),p.220]從處于平衡態(tài)的等離子體出發(fā),考察作用于等離子體上的力由擾動(dòng)引起的變化.如果這種變化會(huì)增強(qiáng)初始擾動(dòng),那么系統(tǒng)就向不穩(wěn)定方向發(fā)展,反之,如果力的變化有利于抑制初始擾動(dòng),系統(tǒng)就是穩(wěn)定的.基于同樣的原理,該文采用時(shí)間展開的方法研究柱幾何及環(huán)幾何等離子體中擾動(dòng)模數(shù)m≥1的理想螺旋擾動(dòng)的時(shí)間演化及其不穩(wěn)定性,得到了一系

3、列適用于任意磁剪切位形的螺旋不穩(wěn)定性的解析判據(jù),有利于直觀地了解等離子體中的螺旋不穩(wěn)定性.由于這種方法直接通過考察速度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)是否與初始擾動(dòng)速度同號(hào)來判斷不穩(wěn)定性,所以得到的判據(jù)既是不穩(wěn)定性發(fā)生的充分條件又是必要條件.對(duì)柱幾何可壓縮等離子體中螺旋擾動(dòng)的研究得到以下結(jié)論:在不可壓縮性引起的修正中,等效壓強(qiáng)P=γp+B<,z><'2>/μ<,0>和磁場項(xiàng)2kB<,θ>B<,z>在修正項(xiàng)中的作用是退穩(wěn)的,但是角向磁場的平方項(xiàng)(m十1)B<,