プラズマ挙動数値解析システムの基礎アルゴリズムの開発

等离子体行为数值分析系统基本算法开发

• 批准号: 63580011
• 负责人: 渡辺 二太
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63580011/
• 关键词: プラズマ物理; 偏微分方程式数値計算法

(1)新開発の高精度数値計算法「HIDM」により高周波電磁場の動重力ポテンシァルを用いる開放端磁場中での端損失抑制、プラズマ密度ビルドアップの過程(ビルドアップ対する動重力ポテンシァルの閾値の存在、閾値以下での不安定性の発生)を明らかにした。さらに電子加熱、あるいはイオン加熱によりプラズマ内の静電ポテンシァルを制御できることを「HIDM」を用いた数値計算で示した。(2)高周波電場を印加した磁場中シートプラズマの挙動を「HIDM」を用いて数値解析し、印加高周波電場は、振動数がプラズマの固有モードと非共鳴のときはプラズマ内で強く遮蔽され、共鳴するときはプラズマ内に集中することを確認した。(3)プラズマのデバイ遮蔽によりシース構造が存在するため、従来の数値計算手法では極めて困難な問題の一つである。高電圧を印加して行うプラズマ輸送過程の定量的解析を「HIDM」で実行した。(4)円形断面導波管中における電磁波伝播の過渡現象を「HIDM」で数値解析し、導体表面における電磁波の反射、および円柱座標系における中心軸(γ=0)上の微分方程式の特異性の正確な処理の可能なことを確認した。(5)軽イオンビームによる球状微小標的圧縮のシミュレーションを「HIDM」で行い、非線形熱伝導係数に起因する熱衝撃の形成、および中心部の圧縮過程を再現した。「HIDM」は偏微分方程式に対する数値解析法として、従来の手法に比べ格段に優れた性能をもつことを実証し、プラズマ挙動解析のアルゴリズムとして機能できることを広く確認した。高速化を実現し「HIDM」の実用性を一層高めるため、高階微分を含む偏微分方程式を、変数の数を増やすことなく数値解析できる新しいアルゴリズムを考案しプログラムを作成した。ただし、このプログラムは期待ほどには高速では無かったことが明らかとなった。

(1) new 発 の degree and high precision numerical calculation method of the "HIDM に よ り high frequency electromagnetic field dynamic gravity の ポ テ ン シ ァ ル を with い る open end magnetic field で の loss of inhibition, プ ラ ズ マ density ビ ル ド ア ッ プ の process (ビ ル ド ア ッ プ す seaborne る dynamic gravity ポ テ ン シ ァ ル の threshold numerical の exists, the threshold under nt で の labile の 発) を Ming ら か に し た . さ ら に electronic heating, あ る い は イ オ ン heating に よ り プ ラ ズ マ の in electrostatic ポ テ ン シ ァ ル を suppression で き る こ と を "HIDM" を い た the numerical computing で shown し た. (2) the high frequency electric field を Inca し た magnetic field シ ー ト プ ラ ズ マ の 挙 dynamic を "HIDM" を い て the numerical analytical し, Inca は high frequency electric field, vibration number が プ ラ ズ マ の inherent モ ー ド と non resonance の と き は プ ラ ズ マ で strong く covered within さ れ, empathy す る と き は プ ラ ズ マ に concentrated within す る こ と を confirm し た. (3) プ ラ ズ マ の デ バ イ covered に よ り シ ー ス structure exist が す る た め, 従 の the numerical computing technique で は extremely め て difficult な problem の つ で あ る. High voltage を Inca て line うプラズ うプラズ process <s:1> quantitative analysis を "HIDM" で actual line た た. Has drifted back towards &yen; (4) shape tube for guided waves in に お け る electromagnetic 伝 sowing の transition phenomenon を "HIDM" で the numerical analytical し, conductor surface に お け る の electromagnetic wave reflection, お よ び has drifted back towards &yen; column coordinate system に お け る central axis (gamma = 0) の differential equations の specificity の right な 処 Richard の may な こ と を confirm し た. (5) 軽 イ オ ン ビ ー ム に よ る globular 圧 shrink tiny mark の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を "HIDM" で い, nonlinear coefficient of thermal 伝 guide に cause す る thermal shock shock の formation, お よ び center department の 圧 shrinkage を reappears し た. "HIDM" は partial differential equations に す seaborne る the numerical analytical method と し て, 従 to の に than べ lattice period に optimal れ た performance を も つ こ と を be し, プ ラ ズ マ 挙 dynamic analytic の ア ル ゴ リ ズ ム と し て function で き る こ と を hiroo く confirm し た. High speed を be presently し "HIDM の" be with a tall め sex を る た め and high order differential を む を partial differential equations, the number - の を raised や す こ と な く the numerical analytical で き る new し い ア ル ゴ リ ズ ム を test case し プ ロ グ ラ ム を made し た. た だ し, こ の プ ロ グ ラ ム は expect ほ ど に は high-speed で は no か っ た こ と が Ming ら か と な っ た.

项目成果

渡辺二太: 「核融合研究会」 報告集(核融合特別研究総合総括班). 49-56 (1988)

Futa Watanabe：《核聚变研究小组》报告集（聚变特别研究综合管理小组）49-56（1988）。