搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

黏滞等离子体中双撕裂模不稳定性的数值模拟研究

郑殊 张甲鹏 段萍 魏来 王先驱

黏滞等离子体中双撕裂模不稳定性的数值模拟研究

郑殊, 张甲鹏, 段萍, 魏来, 王先驱
PDF
导出引用
导出核心图
  • 本文采用磁流体力学模型, 数值研究了平板位形下双撕裂模线性增长率关于等离子体电阻η和黏滞ν的定标关系. 结果表明, 对于有理面间距较大的情况, 线性增长率关于电阻和黏滞的指数定标率随着黏滞的增加逐渐由γ∝η3/5ν0的定标变化到 γ∝η5/6ν-1/6的定标; 而对于有理面间距较小的情况, 其指数定标率随着黏性的增加从γ∝η1/3ν0的定标逐渐变化到γ∝η2/3ν-1/3 的定标. 本文还给出了初始阶段对称的双撕裂模的非线性演化, 发现在非线性阶段对称的双撕裂模将转化为反对称的双撕裂模, 并解释了相应的物理机理.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10975026, 11275034)、国家重点基础研究发展计划(973计划, ITER专项)(批准号: 2009GB105004, 2010GB106002, 2011GB107000)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: DUT12ZD201)和辽宁省科技计划重点项目(批准号: 2011224007)资助的课题.
    [1]

    Furth H P, Killeen J, Rosenbluth M N 1963 Phys. Fluids 6 459

    [2]

    Rosenbluth M N, Dagazian R Y, Rutherford P H 1973 Phys. Fluids 16 1894

    [3]

    Ofman L, Chen X L, Morrison P J, Steinolfson R S 1991 Phys. Fluids B 3 1364

    [4]

    Chen X L, Morrison P J 1990 Phys. Fluids B 2 2575

    [5]

    Drake J F, Antonsen T M, Hassam A B 1983 Phys. Fluids 26 2509

    [6]

    Dobrowolny M, Veltri P, Mangeney A 1983 J. Plasma Phys. 29 393

    [7]

    Porcelli F 1987 Phys. Fluids 30 1734

    [8]

    Einaudi G, Rubini F 1986 Phys. Fluids 29 2563

    [9]

    Einaudi G, Rubini F 1989 Phys. Fluids B 1 2224

    [10]

    Shen C, Liu Z X 1996 Phys. Plasmas 3 4301

    [11]

    Pritchett P L, Lee Y C, Drake J F 1980 Phys. Fluids 23 1368

    [12]

    Dong J Q 1984 Acta Phys. Sin. 33 1341 (in Chinese) [董家齐 1984 物理学报 33 1341]

    [13]

    Dong J Q, Mahajan S M, Horton W 2003 Phys. Plasmas 10 3151

    [14]

    Dong J Q, Mou Z Z, Long Y X, Mahajan S M 2004 Phys. Plasmas 11 5673

    [15]

    He Z X, Dong J Q, Long Y X, Mou Z Z, Gao Z, He H D, Liu F, Shen Y 2010 Phys. Plasmas 17 112102

    [16]

    He Z X, Dong J Q, He H D, Long Y X, Mou Z Z, Gao Z 2010 Phys. Scr. 82 065507

    [17]

    Wang Z X, Wang X G, Dong J Q, Lei Y A, Long Y X, Mou Z Z, Qu W X 2007 Phys. Rev. Lett. 99 185004

    [18]

    Wang Z X, Wang X G, Dong J Q, Kishimoto Y, Li J Q 2008 Phys. Plasmas 15 082109

    [19]

    Wang X Q, Wang X G, Xu W B, Wang Z X 2011 Phys. Plasmas 18 012102

    [20]

    Wei L, Wang Z X, Fan D M, Wang F, Liu Y 2011 Phys. Plasmas 18 042503

    [21]

    Wang Z X, Wei L, Wang X G, Zheng S, Liu Y 2011 Nucl. Fusion 51 033003

    [22]

    Wang X Q, Wang Z X, Wei L, Xu W B 2012 Phys. Lett. A 376 505

    [23]

    Zhang C L, Ma Z W, Dong J Q 2008 Plasma Sci. Technol. 10 407

    [24]

    Zhang C L, Ma Z W 2009 Phys. Plasmas 16 122113

    [25]

    Wang Z X, Wei L, Wang X G, Liu Y 2011 Phys. Plasmas 18 050701

    [26]

    Wei L, Wang Z X 2011 Nucl. Fusion 51 123005

    [27]

    Wang Z X, Li J Q, Dong J Q, Kishimoto Y 2009 Phys. Rev. Lett. 103 015004

    [28]

    Wang Z X, Li J Q, Kishimoto Y, Dong J Q 2009 Phys. Plasmas 16 060703

    [29]

    Wang Z X, Li J Q, Dong J Q, Kishimoto Y 2011 Phys. Plasmas 18 012110

    [30]

    Otto A, Birk G T 1992 Phys. Fluids B 4 3811

    [31]

    Yan M, Otto A, Muzzell D, Lee L C 1994 J. Geophys. Res. 99 8657

    [32]

    Shen C, Liu Z X 1998 Plasma Phys. and Control. Fusion 40 1

    [33]

    Shen C, Liu Z X 1998 Phys. Plasmas 5 2466

    [34]

    Strauss H R 1976 Phys. Fluids 19 134

    [35]

    Chang Z, Park W, Fredrickson E D, Batha S H, Bell M G, Bell R, Budny R V, Bush C E, Janos A, Levinton F M, McGuire K M, Park H, Sabbagh S A, Schmidt G L, Scott S D, Synakowski E J, Takahashi H, Taylor G, Zarnstorff M C 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3553

  • [1]

    Furth H P, Killeen J, Rosenbluth M N 1963 Phys. Fluids 6 459

    [2]

    Rosenbluth M N, Dagazian R Y, Rutherford P H 1973 Phys. Fluids 16 1894

    [3]

    Ofman L, Chen X L, Morrison P J, Steinolfson R S 1991 Phys. Fluids B 3 1364

    [4]

    Chen X L, Morrison P J 1990 Phys. Fluids B 2 2575

    [5]

    Drake J F, Antonsen T M, Hassam A B 1983 Phys. Fluids 26 2509

    [6]

    Dobrowolny M, Veltri P, Mangeney A 1983 J. Plasma Phys. 29 393

    [7]

    Porcelli F 1987 Phys. Fluids 30 1734

    [8]

    Einaudi G, Rubini F 1986 Phys. Fluids 29 2563

    [9]

    Einaudi G, Rubini F 1989 Phys. Fluids B 1 2224

    [10]

    Shen C, Liu Z X 1996 Phys. Plasmas 3 4301

    [11]

    Pritchett P L, Lee Y C, Drake J F 1980 Phys. Fluids 23 1368

    [12]

    Dong J Q 1984 Acta Phys. Sin. 33 1341 (in Chinese) [董家齐 1984 物理学报 33 1341]

    [13]

    Dong J Q, Mahajan S M, Horton W 2003 Phys. Plasmas 10 3151

    [14]

    Dong J Q, Mou Z Z, Long Y X, Mahajan S M 2004 Phys. Plasmas 11 5673

    [15]

    He Z X, Dong J Q, Long Y X, Mou Z Z, Gao Z, He H D, Liu F, Shen Y 2010 Phys. Plasmas 17 112102

    [16]

    He Z X, Dong J Q, He H D, Long Y X, Mou Z Z, Gao Z 2010 Phys. Scr. 82 065507

    [17]

    Wang Z X, Wang X G, Dong J Q, Lei Y A, Long Y X, Mou Z Z, Qu W X 2007 Phys. Rev. Lett. 99 185004

    [18]

    Wang Z X, Wang X G, Dong J Q, Kishimoto Y, Li J Q 2008 Phys. Plasmas 15 082109

    [19]

    Wang X Q, Wang X G, Xu W B, Wang Z X 2011 Phys. Plasmas 18 012102

    [20]

    Wei L, Wang Z X, Fan D M, Wang F, Liu Y 2011 Phys. Plasmas 18 042503

    [21]

    Wang Z X, Wei L, Wang X G, Zheng S, Liu Y 2011 Nucl. Fusion 51 033003

    [22]

    Wang X Q, Wang Z X, Wei L, Xu W B 2012 Phys. Lett. A 376 505

    [23]

    Zhang C L, Ma Z W, Dong J Q 2008 Plasma Sci. Technol. 10 407

    [24]

    Zhang C L, Ma Z W 2009 Phys. Plasmas 16 122113

    [25]

    Wang Z X, Wei L, Wang X G, Liu Y 2011 Phys. Plasmas 18 050701

    [26]

    Wei L, Wang Z X 2011 Nucl. Fusion 51 123005

    [27]

    Wang Z X, Li J Q, Dong J Q, Kishimoto Y 2009 Phys. Rev. Lett. 103 015004

    [28]

    Wang Z X, Li J Q, Kishimoto Y, Dong J Q 2009 Phys. Plasmas 16 060703

    [29]

    Wang Z X, Li J Q, Dong J Q, Kishimoto Y 2011 Phys. Plasmas 18 012110

    [30]

    Otto A, Birk G T 1992 Phys. Fluids B 4 3811

    [31]

    Yan M, Otto A, Muzzell D, Lee L C 1994 J. Geophys. Res. 99 8657

    [32]

    Shen C, Liu Z X 1998 Plasma Phys. and Control. Fusion 40 1

    [33]

    Shen C, Liu Z X 1998 Phys. Plasmas 5 2466

    [34]

    Strauss H R 1976 Phys. Fluids 19 134

    [35]

    Chang Z, Park W, Fredrickson E D, Batha S H, Bell M G, Bell R, Budny R V, Bush C E, Janos A, Levinton F M, McGuire K M, Park H, Sabbagh S A, Schmidt G L, Scott S D, Synakowski E J, Takahashi H, Taylor G, Zarnstorff M C 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3553

  • [1] 董家齐. 有磁辫等离子体的双撕裂模研究. 物理学报, 1984, 33(10): 1341-1349. doi: 10.7498/aps.33.1341
    [2] 汪茂泉. 流动等离子体对托卡马克中撕裂模的影响. 物理学报, 1986, 35(9): 1227-1232. doi: 10.7498/aps.35.1227
    [3] 张澄, 邓晓华, 霍裕平. 输运与撕裂模相互作用下等离子体的时空结构. 物理学报, 1990, 39(10): 1573-1582. doi: 10.7498/aps.39.1573
    [4] 王琛, 安红海, 王伟, 方智恒, 贾果, 孟祥富, 孙今人, 刘正坤, 付绍军, 乔秀梅, 郑无敌, 王世绩. 利用软X射线双频光栅剪切干涉技术诊断金等离子体. 物理学报, 2014, 63(12): 125210. doi: 10.7498/aps.63.125210
    [5] 陈雅深. 双Maxwell分布电子驱动的等离子体. 物理学报, 1986, 35(6): 762-770. doi: 10.7498/aps.35.762
    [6] 王海兴, 孙素蓉, 陈士强. 双温度氦等离子体输运性质计算. 物理学报, 2012, 61(19): 195203. doi: 10.7498/aps.61.195203
    [7] 李家全. 磁阱中的低温等离子体. 物理学报, 1980, 171(11): 1471-1478. doi: 10.7498/aps.29.1471
    [8] 刘惠平, 邹秀, 邹滨雁, 邱明辉. 电负性等离子体磁鞘的玻姆判据. 物理学报, 2012, 61(3): 035201. doi: 10.7498/aps.61.035201
    [9] 胡明, 万树德, 钟雷, 刘昊, 汪海. 磁控直流辉光等离子体放电特性. 物理学报, 2012, 61(4): 045201. doi: 10.7498/aps.61.045201
    [10] 吴成, 叶茂福, 张宝珍, 李银安. 反场角收缩等离子体的压缩和捕获磁通. 物理学报, 1987, 36(9): 1105-1111. doi: 10.7498/aps.36.1105
    [11] 陈银华, 朱栋培, 杨维紘. 磁化等离子体中静电漂移波和剪切阿耳芬波的非线性耦合. 物理学报, 1991, 40(10): 1638-1641. doi: 10.7498/aps.40.1638
    [12] 朱士尧, 韩申生. KT-5B托卡马克等离子体中剪切Alfven波的激发特性. 物理学报, 1991, 40(8): 1290-1297. doi: 10.7498/aps.40.1290
    [13] 毕海亮, 魏来, 范冬梅, 郑殊, 王正汹. 旋转圆柱等离子体中撕裂模和Kelvin-Helmholtz不稳定性的激发特性. 物理学报, 2016, 65(22): 225201. doi: 10.7498/aps.65.225201
    [14] 吴京生, 蔡诗东. 磁化等离子体的纵向电阻率. 物理学报, 1980, 173(2): 225-232. doi: 10.7498/aps.29.225
    [15] 吴坚强, 刘盛纲, 莫元龙. 未磁化等离子体介质切连科夫脉塞的线性理论. 物理学报, 1997, 46(2): 324-331. doi: 10.7498/aps.46.324
    [16] 刘辉, 蒋文嘉, 宁中喜, 崔凯, 曾明, 曹希峰, 于达仁. 使用不同工质的会切磁场等离子体推力器. 物理学报, 2018, 67(14): 145201. doi: 10.7498/aps.67.20180366
    [17] 黄朝松, 李钧. 等离子体交换不稳定性的模耦合理论. 物理学报, 1992, 41(5): 783-791. doi: 10.7498/aps.41.783
    [18] 简广德, 董家齐. 托卡马克等离子体中动力剪切阿尔芬波不稳定性的数值研究. 物理学报, 2005, 54(4): 1641-1647. doi: 10.7498/aps.54.1641
    [19] 赵小明, 孙奇志, 方东凡, 贾月松, 刘正芬, 孙承纬. 反场构型等离子体中Grad-Shafranov方程的数值解. 物理学报, 2016, 65(18): 185201. doi: 10.7498/aps.65.185201
    [20] 龚顺生, 林兆祥, 吴金泉. 延迟双脉冲激光产生的空气等离子体的光谱研究. 物理学报, 2006, 55(11): 5892-5898. doi: 10.7498/aps.55.5892
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1098
  • PDF下载量:  494
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-24
  • 修回日期:  2012-08-20
  • 刊出日期:  2013-01-20

黏滞等离子体中双撕裂模不稳定性的数值模拟研究

  • 1. 大连理工大学物理与光电工程学院, 大连 116024;
  • 2. 大连海事大学物理系, 大连 116026
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 10975026, 11275034)、国家重点基础研究发展计划(973计划, ITER专项)(批准号: 2009GB105004, 2010GB106002, 2011GB107000)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: DUT12ZD201)和辽宁省科技计划重点项目(批准号: 2011224007)资助的课题.

摘要: 本文采用磁流体力学模型, 数值研究了平板位形下双撕裂模线性增长率关于等离子体电阻η和黏滞ν的定标关系. 结果表明, 对于有理面间距较大的情况, 线性增长率关于电阻和黏滞的指数定标率随着黏滞的增加逐渐由γ∝η3/5ν0的定标变化到 γ∝η5/6ν-1/6的定标; 而对于有理面间距较小的情况, 其指数定标率随着黏性的增加从γ∝η1/3ν0的定标逐渐变化到γ∝η2/3ν-1/3 的定标. 本文还给出了初始阶段对称的双撕裂模的非线性演化, 发现在非线性阶段对称的双撕裂模将转化为反对称的双撕裂模, 并解释了相应的物理机理.

English Abstract

参考文献 (35)

目录

    /

    返回文章
    返回