托卡馬克高頻波加熱的全波數(shù)值模擬.pdf

1、射頻波加熱磁化等離子體作為一種輔助加熱手段,在托卡馬克型聚變裝置中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。該方法的優(yōu)點在于對等離子加熱時不會顯著影響等離子體的約束位形。然而,在非均勻等離子體中,因為截止和共振層的存在,入射波不能直接傳播到等離子體的高密度區(qū)域。因為,在等離子體中,同一個區(qū)域可能會同時出現(xiàn)多個波模,所以,當入射波模在等離子體中遭遇截止或共振時,能夠通過模轉(zhuǎn)換的方式轉(zhuǎn)換成另外一種形式波模。模轉(zhuǎn)換過程的存在為加熱高密度區(qū)域的等離子體提供了可行的途

2、徑。
　　通常情況下,對波在等離子體中傳播過程進行數(shù)值模擬,有全波和raytracing兩種。Raytracing的方法不能夠給出波的各個場量在空間和時間上的分布狀態(tài)。全波模擬的方法在這方面能夠得到比較好的結(jié)果。但是,在使用全波的方法來對參量不穩(wěn)定性等涉及到多波耦合的物理過程進行模擬時,會因為計算量大而很難得到實際的應(yīng)用。在對動理學(xué)波的介電張量進行有限拉莫半徑展開后發(fā)現(xiàn),所得的零階項的表達式同冷等離子體近似下所得的介電張量的表達式

3、相同。因此,在考慮到垂直于磁場方向的能量守恒后,可以將動理學(xué)波的介電張量在有限拉莫半徑展開后所得到的一階項作為修正項加入到冷等離子體近似模型中。這樣,即能夠避免采用動理學(xué)計算時存在計算量大的問題,又能對動理學(xué)效應(yīng)進行模擬。
　　本文的主要內(nèi)容:
　　(1)將動理學(xué)的介電張量通過拉莫半徑展開。通過加入能量守恒的限制條件,將展開后的一階項以微分算符的方式加入到冷等離子體近似模型下x方向的電流中。
　　(2)計算模型是一維平