左右旋低频阿尔芬波非共振加热比对研究

摘要

阿尔芬波加热等离子体在核聚变与空间等离子体的研究中是十分重要的研究课题。例如,在聚变等离子体中的射频波加热；空间等离子体中,阿尔芬波对离子的加热。在先前研究中,认为等离子体比压β较小时,低频阿尔芬波与离子非共振相互作用可以忽略不计目前理论研究发现,若考虑高阶非线性后,低频阿尔芬波与离子之间非共振相互作用是不能忽略的。
　　本文使用试粒子(test particle)模拟方法,研究左右旋阿尔芬波经由非共振相互作用加热低β等离子体,比较不同极化阿尔芬波对等离子体加热效果的影响。研究结果表明：在频率对单支不同极化阿尔芬波加热等离子体的研究中,对于较高频率的单支左右旋低频阿尔芬波,左旋波与离子相互作用强于右旋波；而在较低频条件下,左旋波同离子相互作用与右旋波基本相同。在低频左右旋阿尔芬波加热kappa分布离子的研究中,发现当κ越小,垂直加热效果越不显著,加热后温度趋于各向同性,左旋波与右旋波加热效果趋于一致；当κ增大时,在垂直方向加热效果明显提升,呈现各向异性,左旋加速效率高于右旋；当κ=∞时,加热效果最好且温度各向异性差异最大。在双波加热等离子体研究中,左右旋双支波经由非共振作用对离子在垂直方向与平行方向都得到加热,且呈现温度各向异性。相位差的改变使加热效果呈近似正弦变化曲线,但变化幅度不显著。
　　对于单支波，频率的变化以及离子速度分布的改变，都将影响左旋波与右旋波加热效果。对于双波，相位差的不同也将影响加热效果。研究表明，左旋波与右旋波同离子非共振相互作用随阿尔芬波频率，离子速度分布以及两波之间相位差变化而改变。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

第2章 数值方法与模拟模型

2.1 模拟方法简介

2.2 粒子模拟理论

2.3 粒子模拟模型

2.4 小结

第3章 单支左右旋低频阿尔芬波加热比对研究

3.1 理论基础

3.2 左右旋波非共振加热模拟结果

3.3 分析讨论及小结

第4章 kappa分布单支左右旋低频阿尔芬波加热效果比对

4.1 理论基础

4.2 左右旋阿尔芬波加热kappa分布离子模拟结果

4.3 分析与小结

第5章 不同相位左右旋双支波加热模拟研究

5.1理论基础

5.2 不同相位左右旋双支波加热离子模拟结果

5.3 小结

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 未来展望

参考文献

攻读硕士期间研究成果

致谢