Flow的基本特性及其與湍流相互作用的研究.ppt

Zonal Flow的基本特性及其與湍流相互作用的研究,蘭濤，俞昌旋 中國科大近代物理系 ,Zonal Flow的發(fā)現(xiàn),Hasegawa等人在1979年研究漂移波非線性演化方程時發(fā)現(xiàn)，漂移波湍流反向級聯(lián)的結(jié)果會產(chǎn)生Zonal Flows，它對湍流驅(qū)動的粒子輸運(yùn)有潛在的影響 最近的3D迴旋動力學(xué)和迴旋流體模擬都表明，Zonal Flows 在調(diào)節(jié)靜電湍流中扮演重要角色。 理論和模擬均預(yù)言 Zonal Flows存在兩種模： 低頻模和GAM模,低頻ZF模,模特征： 峰值在 峰值在 產(chǎn)生機(jī)制 與湍流反向級聯(lián)有關(guān)的非線性過程（如調(diào)制不穩(wěn)定性），通過雷諾脅強(qiáng)產(chǎn)生 阻尼機(jī)制： （多數(shù)模擬計算的離子離子碰撞系數(shù)為香蕉區(qū)） 離子-離子碰撞阻尼 強(qiáng)湍流的非線性阻尼效應(yīng) 平衡流剪切 其它 Zonal Flow幅度取決于湍流的線性增長率、非線性阻尼率和Zonal Flow阻尼率間的競爭,GAM模,模特征： 是一種準(zhǔn)相干模,模頻率為 其它特征與低頻模相同,產(chǎn)生機(jī)制： 1.由于磁面上磁場不均勻性，使得ErxBT旋轉(zhuǎn)與(m,n)=(1,0)的壓強(qiáng)擾動耦合，產(chǎn)生靜電恢復(fù)力導(dǎo)致振動（只能在1區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生） 2.非線性過程，通過雷諾脅強(qiáng)產(chǎn)生,阻尼機(jī)制： 1.朗道阻尼 F L Hinton et. al.,PPCF 41, A653 2.碰撞阻尼,Novakovski et. al., POP 4, 4272,K. Hallatschek, PRL 6, 2001,極向速度v譜存在約15kHz的峰 v相移為零，表現(xiàn)出長波特性，低m結(jié)構(gòu)(k 0)，給出|m|2 v譜的峰值隨著溫度改變而改變， 這個符合GAM模的預(yù)言: q95=5.05.5觀察到GAM模 q95=3.9沒觀察到GAM模 觀察到的GAM模的區(qū)域， q0.96,Mckee小組(DIII-D),實驗參數(shù)I p=1.2 MA, BT=2.0 T, ne03.331019m 3, Te0 2.7 keV, Ti0 3.5 keV,DIII-D上的實驗用BES探針測量了0.85r1.0的邊界區(qū)域，有以下結(jié)果:,PRL 89, 265003 POP 10, 1712 PPCF 45, A477,Xu小組(HT-7),BT=2.0 T, Ip=140 kA, ne=1.51019 m-3, Te0=0.8 keV,實驗中在r=r-a=1.0cm 的位置，存在GAM模跡象，fGAM=20kHz 可能是雷諾脅強(qiáng)驅(qū)動產(chǎn)生的 邊界等離子體參數(shù) Te=38eV ne=1.31012cm-3,Xu小組(HT-7) R0=122 cm, a= 27cm, BT=1.8 T, Ip=100 kA, ne=1.51019 m-3, Te0=0.5 keV, ne-edge =1.541018 m-3, Te-edge = 40120 eV,在邊界r= - 0.210.0 觀察到了低頻的Zonal Flow，模頻率10kHz kri0.1， ki0 觀察到的Zonal Flow由Reynold Stress驅(qū)動,我們小組(HT-7) BT=2.0 T, Ip=100 kA, ne=1.51019 m-3, Te0=0.5 keV, ne-edge =1.541018 m-3,觀察了一種極向|m|3的模 這種模只在0.96區(qū)域內(nèi)出現(xiàn),在比較小的時候，我們觀察到的是沒有色散的波模，k0,在比較大的時候，我們觀察到的是有色散的drift wave,各實驗小組參數(shù)對比,從實驗結(jié)果比較得到的啟示,Zonal Flow的普適性還有待于進(jìn)一步的實驗驗證：ZonalFlow的存在條件是什么？驅(qū)動機(jī)制是什么？其飽和幅度由什么決定的？ Zonal Flow的基本特性研究，在以往的實驗中并沒有完全搞清楚，比如Zonal Flow的譜特征、增長和阻尼特性。,診斷手段,繼續(xù)采用去年采用的三探針陣列，極向上和徑向上都有分離的Reynold Stress探針 此外還在啟動探針上放置三探針，測量等離子體的密度、溫度和等離子體電位,實驗參數(shù)要求,歐姆放電情況下 IP=100kA，BT=1.8T條件下，進(jìn)行密度掃描 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 IP=150kA，BT=1.8T條件下，進(jìn)行密度掃描 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 IBW波加熱