非等方圧力分布を持つプラズマの三次元MHD平衡及び安定性解析

各向异性压力分布等离子体三维MHD平衡与稳定性分析

基本信息

批准号：
10780309
负责人：
市口勝治
金额：
$ 1.47万
依托单位：
National Institute for Fusion Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

圧力を非等方にすると粘性の効果が現れる.そこで本年度では、この粘性が三次元平衡の安定性にどのように影響するかについて数値的に調べた.また、同様の散逸的性格を持つ垂直方向の熱伝導の効果についても同時に調べた.計算手法としては、簡約化MHD方程式に基づく線型安定性コードRESORMを利用した.ここで用いている簡約化MHD方程式は、オームの法則、渦度の方程式、状態方程式の3つの方程式から成り立っており、渦度の方程式および状態方程式に拡散型の粘性項および熱伝導項をそれぞれ加えることによって、これらの散逸の効果を調べた.このとき、粘性項は四階の動径方向微分を含むため、そのまま計算すると五重プロック対角行列の逆行列の計算が必要になり、計算領域と計算時間において大きなロスを生じる.そこで、この項を分離する方法を採用し、もともとのRESORMコードで採用されている三重ブロック対角行列だけで計算できるようにした.計算は、理想交換型モードに対して不安定な平衡において、理想モードと抵抗性モードの両方に対して行った.その結果、粘性および熱伝導の両方とも両者に対して大きな安定化効果を持つことが得られた.特に、ヘリカル系プラズマの実験においてよく観測されている異常輸送の範囲の粘性および熱伝導係数の値において、大きな成長率の減少が見られる.このことから、この粘性および熱伝導の散逸効果が、CHS装置やLHD装置おいて観測されているメルシエ不安定領域での安定なプラズマの存在を説明するメカニズムの侯補といえる.また、粘性と熱伝導の安定化の違いとして、粘性だけでは交換型モードを完全に安定化することはできないが熱伝導だけでも完全に安定化することができること、また、粘性は流れ関数のモード構造を動径方向に広げる効果があるの対し、熱伝導の方はプラズマ圧力のモード構造を広げる効果があることが得られた.

当压力为各向异性时，粘度的影响出现。因此，在今年，我们从数值上研究了这种粘度如何影响三维平衡的稳定性。我们还研究了具有相似耗散性质的垂直热传导的效果。作为一种计算方法，我们根据简化的MHD方程使用了线性稳定性代码。此处使用的简化MHD方程包括三个方程：欧姆定律，涡度方程和状态方程。通过将扩散型粘度和热传导项添加到状态方程中，检查了这些耗散的影响。在这种情况下，由于粘度项包括四阶径向差异，如果计算为原样，则需要五个prock对角矩阵的反基质，从而导致计算区域和计算时间损失很大。因此，采用了一种分离该术语的方法，并仅使用原始恢复代码中使用的三块对角线矩阵进行计算。对于理想交换模式的不稳定平衡，对理想和电阻模式进行了计算。结果，粘度和热导率对粘度和导热率都具有很大的稳定作用。特别是，在异常转运范围内的粘度和热导率值中观察到生长速率的大幅度降低，这在螺旋血浆实验中通常观察到。这意味着粘度和导热率的耗散效应是CHS系统的结果。可以说，解释了在固定和LHD设备中观察到的Mercier不稳定区域中存在稳定的血浆的机制。此外，粘度和热传导稳定稳定之间的差异是，单独的粘度不能完全稳定交换模式，但是单独使用热量效应的恒定效果。在范围内均能稳定。扩大血浆压力的模式结构。