高能量粒子测地声模与Dimits区漂移波相互作用

基于包含驱动和阻尼的三波非线性相互作用模型,构建了一个描述高能量粒子测地声模(EGAM)与Dimits区漂移波湍流相互作用的系统,并在系统的线性增长及非线性振荡阶段分别进行了解析和数值研究.更进一步的数值结果表明,在忽略EGAM的贡献时,该系统具有随着线性驱动/阻尼率等参数的变化,从极限环振荡经历倍周期分岔最终进入混沌的行为特征.在此基础上,形式上构建了本系统的非线性饱和Dimits区,并研究了EGAM对Dimits区漂移波的影响.结果表明,对于不同幅度和频率的EGAM,被调制后的漂移波将表现出受到激发或抑制的效果.对此,采用相空间分析的方法给出了相应的解释.

径向电场对离子温度梯度模稳定性的影响

为了理解托卡马克装置中给定径向电场对离子温度梯度模(ITG)稳定性的影响,基于非线性回旋动理学理论和气球模表象推导了环位形下包含径向电场引起的极向流和密度扰动影响的ITG的本征模方程,并分别在长/短波长极限下研究了高能量粒子诱发测地声模(EGAM)所伴随的径向电场对ITG的本征频率、增长率和平行模结构的影响.不仅对该本征模方程进行了理论研究,还使用本征矩阵法对其进行数值求解,以便对理论结果进行验证.研究发现EGAM伴随的电场引起的极向转动会大幅降低ITG的增长率,而极向模数m=1的密度扰动对ITG的线性稳定性影响很小.这一结果与一般认为的带状流通过极向流剪切抑制湍流的结果是一致的.除此之外,使用本文发展的一般性方法也可以研究高能量粒子激发的阿尔芬不稳定性与漂移波湍流通过阿尔芬不稳定性激发带状结构发生的间接非线性相互作用,即带状结构所伴随的径向电场通过极向转动和密度扰动影响ITG的稳定性.该间接非线性通道可以作为对主导背景等离子体输运的微观湍流和主导高能量粒子输运的阿尔芬不稳定性之间的直接相互作用通道的补充.