回旋动力论进展

在实验室和自然界等离子体中有限Larmor半径效应(FLR)影响诸多不稳定性,发展保留有限Larmor半径效应的约化动力学方程显得相对重要.将动力学方程从粒子坐标表象变换到引导中心坐标表象有效地保留了有限Larmor半径效应,由此而得到的约化动力学方程称之为回旋动力方程.自Rutherford和Frieman及Taylor和Hastie等人开创性的工作后,经Chen,Tsai,Dubin,Brizard 等人的发展,回旋动力论经历了从低频模到任意频率模、从恒定磁场位形到任意磁场位形、从静电模到电磁模、从非相对论到相对论、从线性理论到非线性理论的发展过程,自身理论框架不断得到完善,形成了等离子体动力学理论的一个重要分支,成为国际上的研究热点之一,并在高能粒子分量对等离子体的稳定与激发、静电低频涨落的数值模拟、保留有限Larmor半径效应的MHD方程等方面得到应用.

CARM放大器回旋动力学理论及其与实验的比较

对圆柱腔回旋自动谐振脉塞(CARM)回旋动力学理论与美国麻省理工学院的实验进行了比较研究,理论结果与实验符合。研究了磁场及电子横向速度与纵向速度比对输出功率和增益的影响,发现通过优化参数,原实验的输出功率有可能从10MW提高到14MW。

基于离子回旋共振有质动力加速的螺旋波推力器原理

基于离子回旋共振有质动力加速(ICR/PA)的螺旋波等离子体推力器为一种先进概念的无电极推力器,具有无电极烧蚀、比冲高、寿命长的优点,在未来的深空探测和卫星的动力系统中具有广泛的应用。分析了该推力器的结构组成、工作原理、发展现状,并利用准线性理论推导了基于ICR/PA加速方式的离子获得能量的过程,给出了推力计算公式。理论分析结果为后续推力器的设计提供指导。

歌剧中的回旋曲式

回旋曲式原则在歌剧中的运用比较自由,有其自身规律和特点。本文通过对普罗柯菲耶夫等作 曲家九部歌剧中回旋曲式的分析、尝试对歌剧中的回旋曲式作归类。

同轴回旋自谐振脉塞放大器的线性分析

从同轴回旋自谐振脉塞(CARM)放大器的回旋动力学理论入手,详细分析了各参量对同轴CARM放大器的线性增益的影响。通过数值模拟,发现该器件的线性增益对及对同轴波导的外半径、电子导引中心半径以及加速电压的变化非常敏感,而随波导内半径的变化不敏感。经优化,当外半径为3.805 cm,导引中心半径为1.309 cm,内半径为1.039 cm,加速电压为54.9 kV时,器件的线性增益最高为294.96 dB/m。

自由电子脉塞的一种统一理论——回旋动力学

本文详细地研究了回旋管、回旋Peniotron管、回旋自谐振脉塞不稳定性及其内在关系。文中从Vlasov方程出发,通过引入回旋动力变量及相应的交换,建立了上述自由电子脉塞的一种统一理论——回旋动力学。

适用于射频加热的迴旋动力方程

参照Chen和Tsai的方法导出了在迴旋频率附近,以三个电场分量为独立场量的线性迴旋动力方程。它适用于研究非均匀等离子体中的射频加热。并给出了该方程在轴对称托卡马克装置中的解。

同轴腔CARM放大器的线性分析

从同轴腔回旋自谐振脉塞(CARM)放大器的回旋动力学理论入手,详细分析了各参量对同轴腔 CARM放大器的线性增益的影响。通过数值模拟,发现该器件的线性增益及输出功率对同轴腔的外半径和 电子导引中心半径以及加速电压的变化非常敏感,而对腔体内半径的变化并不敏感。由数值模拟可知,器件 的线性增益能达到294．96 dB／m。

特殊三反射镜太赫兹波段准光腔回旋管的动力学理论

基于回旋管线性理论,运用Laplace变换和留数定理的方法,在线性Vlasov-Maxwell方程组的框架下,研究了特殊三反射镜准光腔回旋管的动力学理论.导出了注-波互作用功率、频偏和起振电流公式,运用MATLAB进行了数值运算.结果表明,这种回旋管工作于高次谐波状况下能有较高的互作用功率,具有工作于太赫兹波段的潜力.

托卡马克中电子温度梯度不稳定性的数值研究

用本征模积分方程研究了环形等离子体中的电子温度梯度不稳定性,在接近不稳定性阈值的参数区域内对模和输运的特征进行了研究。文中引入了一个新的积分参数,将实平面的积分解析延拓到复平面,这样可以同时对增长模和阻尼模进行研究。对被积函数的奇点进行了处理,给出了临界梯度的拟合公式,与有关的实验进行了比较,计算结果接近实验测量值。

托卡马克等离子体中电子温度梯度不稳定性的粒子模拟研究

用粒子模拟方法求解在环形等离子体中静电电子温度梯度模的回旋动力学方程。采用了四阶变步长积分格式,使计算省时、简便;并且给出了模的最大增长率与电子温度梯度参数η_e和R/L_(Te)的变化关系。与有关的实验进行了比较,数值结果接近实验测量值。

0.1THz CARM放大器的计算机模拟与设计

以动力学理论为基础设计了一种工作频率为0.1THz的圆柱回旋自谐振脉塞(CARM)放大器,进行了详细的理论研究分析,同时采用粒子模拟软件进行计算机模拟及参数的优化设计,设计出增益达到26.1dB的放大器。还将粒子模拟结果与动力学理论数值计算结果进行比较和分析,结果发现粒子模拟和理论分析结果基本相吻合,且描述的规律一致,从而从两个方面证明了设计的可行性。

非线性回旋动力方程

非线性回旋动力方程是处理等离子体中非线性电磁现象及相关输运现象的有力工具.在任意磁场位形、任意频率下,建立了一套适于描述非线性电磁现象、保留有限Larmor半径(FLR)效应的、自洽的非线性回旋动力的Vlasov-Maxwell方程.