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EAST反磁剪切q_(min)≈2条件下磁流体力学不稳定性及内部输运垒物理实验结果简述
1
作者
徐明
徐立清
+10 位作者
赵海林
李颖颖
钟国强
郝保龙
马瑞瑞
陈伟
刘海庆
徐国盛
胡建生
万宝年
EAST团队
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第21期10-29,共20页
托卡马克装置内,建立和维持内部输运垒结构是提高等离子体约束的重要保障.本文简单概述了EAST反磁剪切q_(min)≈2实验条件下建立和维持内部输运垒的关联物理过程:“离轴锯齿”和双撕裂模不稳定性;快离子激发的阿尔芬波不稳定性;热粒子...
托卡马克装置内,建立和维持内部输运垒结构是提高等离子体约束的重要保障.本文简单概述了EAST反磁剪切q_(min)≈2实验条件下建立和维持内部输运垒的关联物理过程:“离轴锯齿”和双撕裂模不稳定性;快离子激发的阿尔芬波不稳定性;热粒子激发的低频模不稳定性等.首先,“离轴锯齿”是判断实验条件q_(min)≤2的重要依据.文中详细介绍了“离轴锯齿”的激发条件、分类方式和先兆模结构等基本特征,其崩塌事件由m/n=2/1双撕裂模磁重联诱发产生.其次,在“离轴锯齿”振荡期间,快离子很容易激发比压阿尔芬本征模和反剪切阿尔芬本征模.这两类阿尔芬本征模的环向模数为1≤n≤5,径向位置为环向区域1.98 m≤R≤2.07m(磁轴R0≈1.9 m,归一化小半径0.2≤ρ≤0.45).简述阿尔芬波的激发条件和3种不同物理量(热压力梯度、快离子分布函数和环向流速剪切)等之间的关系.第三,在“离轴锯齿”振荡期间,热压力梯度可以诱发低频模不稳定性.利用一般鱼骨模色散关系很容易得出EAST上低频模的基本特征:1)离子抗磁漂移频率大小;2)阿尔芬波极化方向;3)反应型动理学气球模特征.低频模不稳定性的激发不依赖快离子,主要发生在高的压力梯度区α∝(1+τ)(1+ηi),τ=Te/T_(i),ηi=Lni/LT_(i),也即是足够高的τ和ηi.最后,“离轴锯齿”不稳定性的抑制和内部输运垒结构的建立.EAST内q_(min)≈2条件下内部输运垒建立过程中包括3个重要过程:1)切向(NBI1L)注入比垂直方向(NBI1R)注入的中性束更容易缓解“离轴锯齿”的爆发周期;2)存在“离轴锯齿”的情况高效缓解微观不稳定性,且此位形更有利于内部输运垒结构的建立;3)内部输运垒建立过程中伴随阿尔芬波(1≤n≤5)不稳定性的激发,内部输运垒维持期间存在热离子温度梯度激发的中尺度微观不稳定性(5≤n≤10)等.因此,理解和掌握“离轴锯齿”实验条件的建立和抑制、阿尔芬波的激发和快离子的再分布、热压力梯度相关不稳定性等物理过程,对于内部输运垒形成机制的理解具有重要的借鉴意义.
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关键词
双撕裂模
不稳定性
阿尔芬本征模
低频
模
不稳定性
内部输运垒
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职称材料
液氧/液甲烷双离心式喷嘴富氧低频燃烧不稳定性研究
被引量:
1
2
作者
于涵
严宇
+1 位作者
杨宝娥
张锋
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期207-214,共8页
为了研究液氧/液甲烷双离心式喷嘴在富氧条件下的低频燃烧不稳定性,在模型燃烧室中开展了喷嘴相对缩进长度为1.5,2.0和2.7的高压燃烧实验和数值模拟研究,描述了低频燃烧不稳定现象,获得了振荡频率特性和喷嘴缩进长度对振荡频率的影响规...
为了研究液氧/液甲烷双离心式喷嘴在富氧条件下的低频燃烧不稳定性,在模型燃烧室中开展了喷嘴相对缩进长度为1.5,2.0和2.7的高压燃烧实验和数值模拟研究,描述了低频燃烧不稳定现象,获得了振荡频率特性和喷嘴缩进长度对振荡频率的影响规律。结果表明:燃烧室压力在起动过程中从稳定转为不稳定,压力振荡经历振幅增长阶段后,达到极限环振幅阶段,最终表现为燃烧室和供应路的耦合共振。燃烧室低频振荡频率主要受到熵波传播的影响,基于数值模拟方法获得了燃烧状态下甲烷质量分数空间分布特征,再根据熵波对流模型预测了室压振荡频率,预测频率和实测频率的趋势一致,误差范围是7.4%~9.8%。随着相对缩进长度的增加,甲烷消耗完全所需时间缩短,燃烧室熵波频率增大,因此燃烧室振荡频率也随之增大。
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关键词
富氧燃烧
双离心喷嘴
缩进长度
熵波
低频
燃烧
不稳定性
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职称材料
低频爆轰不稳定性形成机理的数值模拟研究
3
作者
张允祯
程杪
+1 位作者
荣光耀
王健平
《爆炸与冲击》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期1-12,共12页
对连续爆轰发动机中常见的低频爆轰不稳定性现象开展了基于含源项Euler方程的二维数值模拟研究,揭示了低频爆轰不稳定性产生的机理和详细过程。结果表明,燃烧室头部持续存在一些反传激波,这些激波与进气壁面相互作用会产生“进气阻滞点...
对连续爆轰发动机中常见的低频爆轰不稳定性现象开展了基于含源项Euler方程的二维数值模拟研究,揭示了低频爆轰不稳定性产生的机理和详细过程。结果表明,燃烧室头部持续存在一些反传激波,这些激波与进气壁面相互作用会产生“进气阻滞点”,导致新鲜气体层不规则分布;不规则新鲜气体层会使爆轰波头上的压强分布随进气阻滞点的分布位置产生周期性变化;随着进气阻滞点产生的位置沿着进气壁面的缓慢移动,爆轰波头每次与采样点相遇时,采样点与上个进气阻滞点之间的距离会逐渐发生变化,因此采样点的压强峰值便产生了低频率的起伏振荡,即形成了所谓的低频爆轰不稳定性。
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关键词
连续爆轰发动机
低频
爆轰
不稳定性
反传激波
进气阻滞点
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职称材料
圆盘近尾迹中低频不稳定特性研究
4
作者
张新太
杨渐志
+2 位作者
顾海林
钱万益
刘明侯
《中国科学技术大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第11期952-959,共8页
利用大涡模拟(LES)和热线实验测量手段,采用小波分析及FFT方法对Re=104的圆盘近尾迹中的特征频率进行了捕捉,着重对低频不稳定性进行了研究.LES和热线实验结果表明,圆盘近尾迹中除对应于剪切层Kelvin-Helmholtz不稳定的高频率StKH≈1.6...
利用大涡模拟(LES)和热线实验测量手段,采用小波分析及FFT方法对Re=104的圆盘近尾迹中的特征频率进行了捕捉,着重对低频不稳定性进行了研究.LES和热线实验结果表明,圆盘近尾迹中除对应于剪切层Kelvin-Helmholtz不稳定的高频率StKH≈1.6和大尺度涡旋脱落频率StV≈0.14外,还存在两个低频率:StL1≈0.02和StL2≈0.03.进一步对导致低频不稳定性的物理机制进行了分析,发现低频率StL1≈0.02与涡旋脱落周向旋转有关,而低频率StL2≈0.03与回流区的伸缩运动有关.本研究合理解释了目前钝体绕流低频数值分散的原因.
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关键词
低频不稳定性
圆盘近尾迹
小波分析
大涡模拟
热线测量
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职称材料
题名
EAST反磁剪切q_(min)≈2条件下磁流体力学不稳定性及内部输运垒物理实验结果简述
1
作者
徐明
徐立清
赵海林
李颖颖
钟国强
郝保龙
马瑞瑞
陈伟
刘海庆
徐国盛
胡建生
万宝年
EAST团队
机构
中国科学院等离子体物理研究所
河北省紧凑型聚变重点实验室
新奥科技发展有限公司
核工业西南物理研究院
出处
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第21期10-29,共20页
基金
国家重点研发计划(批准号:2019YFE03020000,2018YFE0304100)
国家自然科学基金(批准号:12175271,11975267)资助的课题。
文摘
托卡马克装置内,建立和维持内部输运垒结构是提高等离子体约束的重要保障.本文简单概述了EAST反磁剪切q_(min)≈2实验条件下建立和维持内部输运垒的关联物理过程:“离轴锯齿”和双撕裂模不稳定性;快离子激发的阿尔芬波不稳定性;热粒子激发的低频模不稳定性等.首先,“离轴锯齿”是判断实验条件q_(min)≤2的重要依据.文中详细介绍了“离轴锯齿”的激发条件、分类方式和先兆模结构等基本特征,其崩塌事件由m/n=2/1双撕裂模磁重联诱发产生.其次,在“离轴锯齿”振荡期间,快离子很容易激发比压阿尔芬本征模和反剪切阿尔芬本征模.这两类阿尔芬本征模的环向模数为1≤n≤5,径向位置为环向区域1.98 m≤R≤2.07m(磁轴R0≈1.9 m,归一化小半径0.2≤ρ≤0.45).简述阿尔芬波的激发条件和3种不同物理量(热压力梯度、快离子分布函数和环向流速剪切)等之间的关系.第三,在“离轴锯齿”振荡期间,热压力梯度可以诱发低频模不稳定性.利用一般鱼骨模色散关系很容易得出EAST上低频模的基本特征:1)离子抗磁漂移频率大小;2)阿尔芬波极化方向;3)反应型动理学气球模特征.低频模不稳定性的激发不依赖快离子,主要发生在高的压力梯度区α∝(1+τ)(1+ηi),τ=Te/T_(i),ηi=Lni/LT_(i),也即是足够高的τ和ηi.最后,“离轴锯齿”不稳定性的抑制和内部输运垒结构的建立.EAST内q_(min)≈2条件下内部输运垒建立过程中包括3个重要过程:1)切向(NBI1L)注入比垂直方向(NBI1R)注入的中性束更容易缓解“离轴锯齿”的爆发周期;2)存在“离轴锯齿”的情况高效缓解微观不稳定性,且此位形更有利于内部输运垒结构的建立;3)内部输运垒建立过程中伴随阿尔芬波(1≤n≤5)不稳定性的激发,内部输运垒维持期间存在热离子温度梯度激发的中尺度微观不稳定性(5≤n≤10)等.因此,理解和掌握“离轴锯齿”实验条件的建立和抑制、阿尔芬波的激发和快离子的再分布、热压力梯度相关不稳定性等物理过程,对于内部输运垒形成机制的理解具有重要的借鉴意义.
关键词
双撕裂模
不稳定性
阿尔芬本征模
低频
模
不稳定性
内部输运垒
Keywords
double tearing mode
Alfvén eigenmodes
low-frequency instability
internal transport barriers
分类号
TL631.24 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
液氧/液甲烷双离心式喷嘴富氧低频燃烧不稳定性研究
被引量:
1
2
作者
于涵
严宇
杨宝娥
张锋
机构
西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期207-214,共8页
基金
中国科协青年人才托举工程(2021QNRC001)。
文摘
为了研究液氧/液甲烷双离心式喷嘴在富氧条件下的低频燃烧不稳定性,在模型燃烧室中开展了喷嘴相对缩进长度为1.5,2.0和2.7的高压燃烧实验和数值模拟研究,描述了低频燃烧不稳定现象,获得了振荡频率特性和喷嘴缩进长度对振荡频率的影响规律。结果表明:燃烧室压力在起动过程中从稳定转为不稳定,压力振荡经历振幅增长阶段后,达到极限环振幅阶段,最终表现为燃烧室和供应路的耦合共振。燃烧室低频振荡频率主要受到熵波传播的影响,基于数值模拟方法获得了燃烧状态下甲烷质量分数空间分布特征,再根据熵波对流模型预测了室压振荡频率,预测频率和实测频率的趋势一致,误差范围是7.4%~9.8%。随着相对缩进长度的增加,甲烷消耗完全所需时间缩短,燃烧室熵波频率增大,因此燃烧室振荡频率也随之增大。
关键词
富氧燃烧
双离心喷嘴
缩进长度
熵波
低频
燃烧
不稳定性
Keywords
Oxygen rich combustion
Bi-swirl injector
Recess length
Entropy wave
Low frequency combustion instability
分类号
V434 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
低频爆轰不稳定性形成机理的数值模拟研究
3
作者
张允祯
程杪
荣光耀
王健平
机构
北京大学工学院力学与工程科学系
出处
《爆炸与冲击》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期1-12,共12页
基金
国家自然科学基金(91741202)。
文摘
对连续爆轰发动机中常见的低频爆轰不稳定性现象开展了基于含源项Euler方程的二维数值模拟研究,揭示了低频爆轰不稳定性产生的机理和详细过程。结果表明,燃烧室头部持续存在一些反传激波,这些激波与进气壁面相互作用会产生“进气阻滞点”,导致新鲜气体层不规则分布;不规则新鲜气体层会使爆轰波头上的压强分布随进气阻滞点的分布位置产生周期性变化;随着进气阻滞点产生的位置沿着进气壁面的缓慢移动,爆轰波头每次与采样点相遇时,采样点与上个进气阻滞点之间的距离会逐渐发生变化,因此采样点的压强峰值便产生了低频率的起伏振荡,即形成了所谓的低频爆轰不稳定性。
关键词
连续爆轰发动机
低频
爆轰
不稳定性
反传激波
进气阻滞点
Keywords
rotating detonation engine
low frequency instability
reverse shock wave
injet blocking point
分类号
O381 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
圆盘近尾迹中低频不稳定特性研究
4
作者
张新太
杨渐志
顾海林
钱万益
刘明侯
机构
中国科学技术大学热科学和能源工程系
出处
《中国科学技术大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第11期952-959,共8页
基金
国家自然科学基金(11372302
11172296)资助
文摘
利用大涡模拟(LES)和热线实验测量手段,采用小波分析及FFT方法对Re=104的圆盘近尾迹中的特征频率进行了捕捉,着重对低频不稳定性进行了研究.LES和热线实验结果表明,圆盘近尾迹中除对应于剪切层Kelvin-Helmholtz不稳定的高频率StKH≈1.6和大尺度涡旋脱落频率StV≈0.14外,还存在两个低频率:StL1≈0.02和StL2≈0.03.进一步对导致低频不稳定性的物理机制进行了分析,发现低频率StL1≈0.02与涡旋脱落周向旋转有关,而低频率StL2≈0.03与回流区的伸缩运动有关.本研究合理解释了目前钝体绕流低频数值分散的原因.
关键词
低频不稳定性
圆盘近尾迹
小波分析
大涡模拟
热线测量
Keywords
low frequency instability near wake of circular disk wavelet analysis large eddy simulation hotwire measurement
分类号
O357.52 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
EAST反磁剪切q_(min)≈2条件下磁流体力学不稳定性及内部输运垒物理实验结果简述
徐明
徐立清
赵海林
李颖颖
钟国强
郝保龙
马瑞瑞
陈伟
刘海庆
徐国盛
胡建生
万宝年
EAST团队
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
2
液氧/液甲烷双离心式喷嘴富氧低频燃烧不稳定性研究
于涵
严宇
杨宝娥
张锋
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
下载PDF
职称材料
3
低频爆轰不稳定性形成机理的数值模拟研究
张允祯
程杪
荣光耀
王健平
《爆炸与冲击》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
0
下载PDF
职称材料
4
圆盘近尾迹中低频不稳定特性研究
张新太
杨渐志
顾海林
钱万益
刘明侯
《中国科学技术大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2014
0
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职称材料
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