Flow的基本特性及其與湍流相互作用的研究ppt課件

1、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(guó)科大近代物理系Zonal Flow的發(fā)現(xiàn)l Hasegawa等人在1979年研究漂移波非線性演化方程時(shí)發(fā)現(xiàn)，漂移波湍流反向級(jí)聯(lián)的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生Zonal Flows，它對(duì)湍流驅(qū)動(dòng)的粒子輸運(yùn)有潛在的影響l 最近的3D迴旋動(dòng)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。l 理論和模擬均預(yù)言lZonal Flows存在兩種模：l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(jí)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： （

2、多數(shù)模擬計(jì)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(zhǎng)率、非線性阻尼率和Zonal Flow阻尼率間的競(jìng)爭(zhēng)0k2,10iTrmsZFvv1 . 0irk5 . 0irkeZFeZFTenn)(rkS)|(rkfS0ZFfHz5kfZFGAM模)exp(2qGAMGAM)7/(4qviiGAM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(chǎng)不均勻性，使得ErxBT旋轉(zhuǎn)與(m,n)=(1,0)的壓強(qiáng)擾動(dòng)耦合，產(chǎn)生靜電恢復(fù)力導(dǎo)致振動(dòng)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)

3、生阻尼機(jī)制：1.朗道阻尼F L Hinton et. al.,PPCF 41, A653 2.碰撞阻尼0kRcfsGAM2Novakovski et. al., POP 4, 4272K. Hallatschek, PRL 6, 2019 極向速度v譜存在約15kHz的峰 v相移為零，表現(xiàn)出長(zhǎng)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(gè)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， q0.96Mckee小組(DIII-D) 實(shí)驗(yàn)參數(shù)I p=1.2 MA, BT=2.0 T, ne03.331019

4、m 3, Te0 2.7 keV, Ti0 3.5 keViiessGAMMTTcRcf/ )(2/DIII-D上的實(shí)驗(yàn)用BES探針測(cè)量了0.85r1.0的邊界區(qū)域，有以下結(jié)果:rmk PRL 89, 265003 POP 10, 1712PPCF 45, A477Xu小組(HT-7)BT=2.0 T, Ip=140 kA, ne=1.51019 m-3, Te0=0.8 keV實(shí)驗(yàn)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(dòng)產(chǎn)生的邊界等離子體參數(shù) Te=38eV ne=1.31012cm-3Xu小組(HT-7)R0=122 cm, a= 27c

5、m, 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(dòng)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)在在比較小的時(shí)候，我比較小

6、的時(shí)候，我們觀察到的是沒有色散們觀察到的是沒有色散的波模，的波模，k0在在比較大的時(shí)候，我們比較大的時(shí)候，我們觀察到的是有色散的觀察到的是有色散的drift wave各實(shí)驗(yàn)小組參數(shù)對(duì)比r/a溫度Te & Ti(eV)離子-離子碰撞qMckee0.90170 & 2401.11044.0Xu0.92901.51044.61.08381.51044.2(r=a)Lan0.901001.31044.0/iiv從實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：ZonalFlow的存在條件是什么？驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn)中并沒有完全搞清楚，比如Zonal Flow的譜特征、增長(zhǎng)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(dòng)探針上放置三探針，測(cè)量等離子體的密度、溫度和等離子體電位實(shí)驗(yàn)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.