负氢离子源中多峰磁场形态数值模拟

基于磁荷模型,在有限差分法基础上,推导了3维永磁体数值算法,结合全3维PIC/MCC粒子模拟算法,数值分析比较了外置型和"伞状"型两种特殊形态多峰磁场对电子能量沉积的影响。模拟结果表明:二者都能对粒子起到约束作用且能过滤引出负氢离子,同时二者电子能量分布规律基本一致,都呈现了双电子能态,符合等离子体放电基本机理;外置型过滤磁场对粒子的约束能力更强,能明显产生更多的粒子,总粒子数大约是"伞状"型过滤磁场情况下的4倍;"伞状"型过滤磁场能有效地抑制由磁场不均匀所引起的电子漂移,使产生的负氢离子空间分布更均匀。模拟结果与国外实验结果基本一致。

JAEA 10A多峰源放电中电极布局模拟

采用自主研发的全三维PIC/MCC软件对JAEA 10A多峰负氢离子源进行系统仿真,分析了电极布局对H-体积产生效率的影响。模拟结果显示:放电功率一定的情况下,增加电极数目,高能电子导致的横向漂移相对减弱,进而得到相对均匀的H-束;但电子的相对利用率越低,导致H-体积产生效率较低。电极越靠近过滤磁区,高能电子导致的横向漂移相对增强,H-体积产生效率较低。改变电极数量,H-体积产生效率和空间均匀性不可兼得,电极远离磁过滤区,可实现双赢。

基于负氢离子源的全三维PIC/MCC模拟算法研究

在分析负氢离子源中等离子体物理机理基础下,研究并优化粒子模拟算法,设计高效的粒子存储方法.研究并运用粒子碰撞蒙特卡罗方法,考虑等离子体势以及带电粒子间库仑碰撞,研制了全三维粒子模拟/蒙特卡罗算法(PIC/MCC).采用磁荷模型,运用时域有限差分方法计算多峰磁场,并结合国外负氢离子源JT-60U,考虑负氢离子源中主要反应,对全三维PIC/MCC模拟算法模拟验证.

JAERI 10A离子源体积产生效率数值优化

阐述了拥有自主知识产权的粒子模拟-蒙特卡罗算法,采用该算法数值研究了JAERI 10A多峰离子源放电特性,并分析主要放电参数(气压、放电电极位置、过滤磁场大小、放电电压等)对体积产生率的影响.模拟结果显示:为了得到高体积负氢离子产量,过滤磁场不宜太大,放电电压不宜太小,而应该适当选取过滤磁场和放电电压,主要通过同时调节气压和放电位置来实现离子源优化.

细小煤粉绕流球形颗粒的数值模拟

为了深入研究气固两相流中颗粒间的相互作用情况，应用颗粒轨道模型和单元内颗粒源方法，对不同直径的细小煤粉颗粒绕流单个球形大颗粒后的运动特征进行了数值预测和模拟，研究了宽筛分条件下大颗粒的尾涡作用对小颗粒运动轨迹的影响。同时将计算结果与激光全息的实验结果进行了对照，二者符合得较好。结果表明，只有当细颗粒的尺寸小到一定程度时，大颗粒的尾涡才对其运动轨迹有显著影响。这些结果对深入研究高浓度、宽筛分条件下循环流化床锅炉内颗粒场的分布和流体动力特性有重要意义。