HT-7U超导托卡马克等离子体位形平衡和反演编码

介绍了应用于托克马克装置上等离子体位形平衡和反演编码(EFIT)的物理含义。提出了HT 7U装置EFIT代码开发移植的总体计划和主要流程结构,介绍了格林函数、平衡和反演核心子函数的构成。提出了在EFIT编码的移植开发中遇到的三类主要问题的解决方案。对编码产生的格林函数和等离子体特征参数的数据进行了分析比较。

水下拖缆稳态平衡位形的确定计算

本文建立了水下拖缆稳态平衡方程，选用前人研究的流体动力系数经验公式，讨论了平衡位形的解法，编制了平衡位形计算程序，计算了平衡位形和张力分布，提供了确定水下拖缆稳态平衡位形的计算方法。

欧姆驱动托卡马克平衡位形的确定

欧姆驱动条件下,托卡马克等离子体中的电流由欧姆驱动电流和等离子体内部的自恰电流构成。在简单的Spitzer电阻率模型下,欧姆驱动的环向电流密度剖面,主要由每一时刻的电子温度剖面和有效电荷数Zeff的剖面决定。讨论并给出了确定了平衡位形的基本方程,在大环径比近似下,给出了存在锯齿振荡条件下的环向电流剖面和小的非圆变形的平衡解。

两端固定超临界轴向运动梁横向平衡位形与振动

研究了超临界速度下,两端固定的轴向运动梁静平衡位形及其分岔,以及横向非线性振动前两阶的固有频率。在超临界范围,轴向运动梁的静平衡位形由直线和对称曲线组成。基于轴向运动梁横向振动的非线性积分-偏微分控制方程,给出了固定边界条件下非平凡静平衡位形的解析表达式,讨论了梁的物理参数对轴向运动临界速度的影响。对于非平凡静平衡位形,经坐标变换,建立超临界轴向运动梁连续陀螺系统的标准控制方程。结合有限差分法以及离散傅立叶变换研究了超临界状态下梁横向振动的前两阶固有频率。并将数值结果与局部线性化后的Galerkin截断结果相比较。

球环位形磁流体平衡的数值模拟

对原有的托卡马克平衡编码SWEQU进行了改进,使之适用于小环径比球形环装置的磁流体研究。用改进后的平衡编码SWEQU模拟了放电初始阶段等离子体平衡位形的演化及稳态阶段的双零偏滤器平衡位形。结果表明,不但可以得到球形环装置稳态阶段的平衡位形,也可以模拟等离子体电流上升阶段平衡位形的演化过程。

平衡电流位形对电阻壁模稳定性影响的数值模拟

数值研究平衡电流位形对电阻壁模式稳定性的影响.研究发现,对于不同的电流位形,当等离子体边缘处安全因子一定时,最不稳定的电阻壁模的环向模数和极向模数相同.在同一壁位置下,非均匀电流位形驱动的电阻壁模的线性增长率比均匀电流位驱动的电阻壁模的线性增长率大.等离子体速度流在不同的初始电流位形下对电阻壁模稳定性的影响不同.由于磁力线在壁上的挤压,经过线性演化后,电阻壁模进入非线性演化并达到饱和状态,非均匀电流位形下的扰动磁能比均匀电流位形下的扰动磁能饱和度低.

孤立磁拱的约束平衡位形

本文讨论分层大气中孤立约束磁通量拱的二维静平衡位形．通量拱中的磁场初步假定为无力场，通过利用有限元计算方法，得到这个非线性自由边界问题的数值解．结果清楚地表明磁拱的内外场的耦合关系，并讨论了大气压力分布，尤其是大气标高对通量拱位形的影响．

等离子体电流反向平衡位形中带电粒子运动的数值模拟研究

本文采用数值方法求解Grad-Shafranov方程获得CT-6B交流放电实验总电流过零时的平衡位形和磁场分布,进而结合粒子在磁场中的运动方程,模拟氘离子在该平衡位形中的运动轨迹,统计氘离子的损失率与损失位置。结果表明:总电流过零时刻的平衡位形为内外两侧电流反向平衡位形,在强、弱场侧各存在1个磁岛,电流在磁岛附近取极值;位于强场侧的粒子几乎不损失,弱场侧的粒子在径向位置很大时存在损失,越靠近边界损失率越高;损失位置基本上位于赤道面以下并在最底部达到极值;随初始角变大,氘离子轨迹由通行轨迹变成损失轨迹再向香蕉轨迹演变。

海洋拖缆平衡位形及振动特性影响因素研究

海洋拖缆地震勘探系统是海洋石油勘探的主要设备。水下拖缆在工作时受到重力、浮力、流体力和两端集中力的作用,当拖曳速度稳定时会呈现稳定的平衡位形。本文采用集中质量法对拖缆的平衡位形进行预测,研究单位长度拖缆质量、拖体质量、拖缆阻力系数、拖体阻力系数和拖曳速度对拖缆平衡位形的影响,研究发现拖缆的平衡位形可以分为“上凸”形、“下凹”形和“直线”形三类,采用理论推导讨论拖缆呈现三种平衡位形的内在机理。最终研究不同参数对拖缆固有频率的影响,揭示拖缆固有频率与平衡位形、张力和单位长度拖缆质量的关系。

CFETR混杂模式下的准雪花平衡位形设计

对准雪花位形第二X点的位置进行了优化,从而降低中心螺线管和极向场线圈的电流。结果表明,极向场系统可维持13MA混杂模式的准雪花位形,并获得较长的电流平顶。但是PF2L和PF3L线圈的载流能力需分别提高2.5和3倍。

磁流体力学平衡位形计算及其不稳定性模拟

论述了托卡马克等离子体磁流体力学平衡位形重建与计算、不稳定性计算与分析模拟研究中的主要技术。介绍该领域计算机模拟与仿真研究的进展与主要成果,对环流器二号托卡马克装置上典型的偏滤器位形的平衡重建及磁流体稳定性进行了模拟。

对称光滑曲线上滑动端点悬链线的平衡位形

给出了同高度两端点之间悬链线的参数方程.悬链两个端点可以在对称光滑曲线上自由滑动,得到了长度不变,端点坐标和端点张力与曲线垂直3个约束方程.对于直线和双曲线上自由滑动的悬链线,数值求解3个约束方程,得到悬链最低点的坐标、端点参数值和长度参数值,并画出了悬链线的平衡位形.

半简并费密子自引力系统的平衡位形

本文讨论半简并费密子自引力系统的平衡位形,将基于热力学量级数展开的计算结果与直接计算Fermi积分得到的精确值作了对比,指出了级数展开法的适用范围。对温度T不为零的任何值,不论中心密度如何,远离中心处的密度总是按r^(-2)降低,位形的质量和半径总是无限的。

欧姆驱动托卡马克平衡位形的确定

托卡马克平衡位形的确定是磁约束聚变装置研究和实验与理论分析研究的最基本任务。通常采用的方法是假设等离子体压强p和极向电流通量函数F为极向磁通ψ的某种形式的函数（常常假定为ψ的多项式，一般为二次多项式），然后求解关于ψ的Grad—Shafranov方程。

HL-2M装置基本位形初步设计

利用EFIT为HL-2M装置设计了孔栏位形、双零偏滤器位形和下单零偏滤器位形三种典型平衡位形;三种位形满足HL-2M装置的物理目标给出的位形参数的总体要求,即大半径1.78m、小半径0.65m,且位形具有高拉长比、大三角形变等特点。同时充分考虑CS线圈电流对位形的影响和PF线圈电流限制,分别设计了等离子体电流为1.2MA和3MA的三种基本位形放电波形;利用TSC分析了等离子体电流为1.2MA的HL-2M装置放电演变过程中伏秒数消耗。

HL-2A装置改造方案磁流体平衡的数值模拟

对HL-2A装置的改造方案进行数值模拟,获得了放电初始阶段零场区域设计的最佳方案、等离子体限制器平衡位形、单零偏滤器平衡位形和双零偏滤器平衡位形以及从气体击穿到等离子体电流平顶的等离子体平衡位形的演化过程。计算结果表明,该装置设计方案能够满足装置预期的设计参数要求。

矩形截面的反场箍缩

在环形几何矩形截面条件下,给出了无力场方程的解析解。反场出现临界值随1/α增加,欧姆电流亦随1/α值增加。

HL-2A装置改造方案中的磁流体平衡的数值模拟

针对HL-2A装置改造中的HL-2M方案进行的一种数值模拟，模拟放电初始阶段零场区域的设计、等离子体平衡位形的演化和稳态阶段的单零偏滤器平衡位形、结果表明，该装置设计方案能够满足装置设计要求。

双悬点相框的平衡位形

由双悬点相框-悬线系统的几何约束和力矩平衡,用解析几何方法得到了双悬点相框的平衡位形.