EAST边界准相干模及其对湍流输运影响的模拟研究
批准号:
12105188
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
谢宝艺
依托单位:
学科分类:
磁约束等离子体
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
谢宝艺
中文摘要
边界准相干模在托卡马克高约束运行模式(H模)下的台基普遍存在,但其物理属性及其对湍流输运的影响尚不明确。目前在EAST装置H模放电条件下也观测到多种准相干模,但相关的物理分析非常缺少。本项目将基于回旋动理学程序GEM,采用全域的电磁回旋动理学模拟方法,并结合EAST典型H模放电参数,利用最近发展完善的接口模块直接读取实验磁平衡和剖面数据,对边界准相干模及其对湍流输运的影响开展数值模拟研究。首先通过线性模拟研究边界准相干模产生的物理机制及其本质特征,分析影响边界准相干模的频率和增长率等模结构特征的关键物理参数。然后通过非线性模拟研究边界准相干模的饱和机制及其对湍流输运的影响。本研究不仅有助于正确理解边界准相干模的模结构特征及其对湍流输运的影响,同时也可以为之后的EAST实验和优化分析提供参考。
英文摘要
The edge quasi coherent modes are ubiquitous in tokamak high confinement mode (H mode) pedestal, but their physical properties and effects on turbulent transport are not clear. At present, many quasi coherent modes have been observed under the condition of H-mode discharge in EAST device, but the relevant physical analysis is very scarce. In this project, based on the gyrokinetic code GEM, the global electromagnetic gyrokinetic simulation method is adopted, combined with the typical H-mode discharge parameters of EAST, and the recently developed interface module is used to directly read the experimental magnetic equilibrium and profiles data, so as to carry out the numerical simulation research on the edge quasi coherent mode and its influence on turbulent transport. Firstly, the physical mechanism and essential characteristics of the generation of edge quasi coherent modes are studied by linear simulation, and the key physical parameters affecting the mode structure characteristics such as frequency and growth rate of edge quasi coherent modes are analyzed. Then the saturation mechanism of edge quasi coherent modes and its influence on turbulent transport are studied by nonlinear simulation. This study not only helps to understand the mode structure characteristics of edge quasi coherent modes and their effects on turbulent transport, but also provides a reference for future EAST experiments and optimization analysis.
高约束模式(H模)是未来聚变堆装置的基本运行模式,其中形成的台基结构,对等离子体整体约束起关键作用,而边界准相干模又对台基结构有重要影响,因此研究边界准相干模对实现高约束稳态运行有重要意义。本项目利用回旋动理学程序GEM,对EAST边界准相干模进行了详细的数值模拟研究。线性模拟结果表明边界准相干模是一种环向模数n=18占主导,频率约48kHz的静电模,并沿电子抗磁漂移方向传播,与实验结果一致。此外,电子密度和温度梯度对模有驱动作用,而碰撞对模有致稳作用。非线性模拟发现边界准相干模可以驱动大量向外的粒子和热通量,从而大大促进长脉冲H模的维持,而且还发现边界准相干模主要的饱和物理机制是逆谱级联而不是带状流。从对频率和输运通道的分析,可以得出边界准相干模很可能是无碰撞捕获电子模。这些结果有助于正确理解边界准相干模的模结构特征及其对湍流输运的影响。由于测地声模带状流和快离子对湍流输运有很强的致稳作用,因此还对测地声模带状流以及快离子激发动理学气球模展开了理论模拟研究,这也有助于加深对边界准相干模及其对湍流输运影响的理解。最后还初步研究了小或无边缘局域模条件下的台基区不稳定性及湍流输运。
EAST 台基电磁涨落的物理属性及其对湍流输运影响的模
拟研究
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批准号:2024JJ6371
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2024
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负责人:谢宝艺
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依托单位:
国内基金
海外基金