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托卡马克理想磁流体不稳定性的统一描述（I）

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核工业西南物理研究院年报 2000年第1期 99-102页

作者：石秉仁

Field topologies in ideal and near-ideal magnetohydrodynamics and vortex dynamics

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2015年第1期58卷 12-31页

作者： LOW B.C. High Altitude Observatory National Center for Atmospheric Research

Magnetic field topology frozen in ideal magnetohydrodynamics(MHD)and its breakage in near-ideal MHD are reviewed in two parts,clarifying and expanding basic *** first part gives a physically complete description of the frozen field topology derived from magnetic flux conservation as the fundamental property,treating four conceptually related topics:Eulerian and Lagrangian descriptions of three dimensional(3D)MHD,Chandrasekhar-Kendall and Euler-potential field representations,magnetic helicity,and inviscid vortex dynamics as a fluid system in physical contrast to ideal MHD.A corollary of these developments clarifies the challenge of achieving a high degree of the frozen-in condition in numerical *** second part treats field-topology breakage centered around the Parker Magnetostatic Theorem on a general incompatibility of a continuous magnetic field with the dual demand of force-free equilibrium and an arbitrarily prescribed,3D field *** field topology as a global constraint readily results in formation of tangential magnetic discontinuities,or,equivalently,electric current-sheets of zero thickness.A similar incompatibility is present in the steady force-thermal balance of a heated radiating fluid subject to an anisotropic thermal flux conducted strictly along its frozen-in magnetic field in the low-β*** a weakly resistive fluid the thinning of current sheets by these general incompatibilities inevitably results in sheet dissipation,resistive heating and topological changes in the field notwithstanding the small *** Faraday induction drives but also macroscopically limits this mode of energy dissipation,trapping or storing free energy in self-organized ideal-MHD *** property of MHD turbulence captured by the Taylor hypothesis is reviewed in relation to the Sun’s corona,calling for a basic quantitative description of the breakdown of flux conservation in the low-resistivity limit.A cylindrical initial-boundar

关键词：理想磁流体拓扑结构涡动力学拉格朗日描述初始边值问题各向异性电阻加热低电阻率

丝阵Z箍缩早期消融等离子体动力学的二维数值模拟研究

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物理学报 2010年第9期59卷 6351-6361页

作者：黄俊孙顺凯肖德龙丁宁宁成张扬薛创北京应用物理与计算数学研究所北京100094

采用理想磁流体力学模型,给出合理的二维(r,θ)质量注入边界条件,对丝阵Z箍缩早期消融等离子体的动力学过程进行了二维(r,θ)数值模拟研究,得到消融等离子体各参量以及磁场的二维时空分布.模拟结果表明,消融等离子体的运动包括四个主要... 详细信息

采用理想磁流体力学模型,给出合理的二维(r,θ)质量注入边界条件,对丝阵Z箍缩早期消融等离子体的动力学过程进行了二维(r,θ)数值模拟研究,得到消融等离子体各参量以及磁场的二维时空分布.模拟结果表明,消融等离子体的运动包括四个主要阶段:首先向轴漂移,然后在轴线处滞止并形成先驱等离子体柱,随后先驱等离子体柱被压缩,最后缓慢膨胀.计算了不同丝阵半径和丝间距情况下消融等离子体到轴速度以及消融质量占丝阵总质量的份额,它们的变化规律与实验结果基本符合.通过比较不同丝间距情况下的二维磁场结构及其对消融等离子体的加速情况,可以为丝阵负载优化设计提供有价值的参考.

关键词：丝阵Z箍缩理想磁流体消融等离子体

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CTVD格式应用及相关问题研究

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作者：黄奎邦中国工程物理研究院

学位级别：硕士

本文工作分为三部分。第一部分针对磁流体力学方程组(MHD)特征异常复杂的特点,将一种无需利用雅可比矩阵对方程组进行特征解耦的格式(CTVD)推广到MHD数值模拟中。CTVD是一种具有二阶精度的TVD格式,其简单实用、无需特征解耦的特点使该... 详细信息

本文工作分为三部分。第一部分针对磁流体力学方程组(MHD)特征异常复杂的特点,将一种无需利用雅可比矩阵对方程组进行特征解耦的格式(CTVD)推广到MHD数值模拟中。CTVD是一种具有二阶精度的TVD格式,其简单实用、无需特征解耦的特点使该格式在MHD数值模拟中具有较高的推广价值。本文采用局部的Lax-Friedrichs分裂代替CTVD格式原有的全局Lax-Friedrichs分裂,使MHD数值模拟具有更高的分辨率,在相关算例中获得了较好的结果。第二部分是将高分辨的CTVD格式应用到多介质流体力学数值模拟中,分别采用1/(γ-1)模型的守恒方法和非守恒方法。数值实验表明,即使采用守恒方法,物质界面附近的振荡是很轻微的,加密网格后,振荡基本消失。采用无振荡的TVD格式(NOS1)来处理非守恒方程后,CTVD格式成功消除物质界面附近的振荡。最后一部分内容是采用两种方法去克服HLLC Riemann近似解在二维欧拉方程中出现的激波不稳定现象。第一种方法是旋转方法,随后,借鉴了旋转方法的网格法线向量的速度差分解,得出了一个自适应的探测加权函数,进而得出HLLC组合方法。相关数值实验表明,在时间、健壮性方面,组合方法优于旋转方法,在对间断的分辨率方面,两种方法相当。

关键词： CTVD格式理想磁流体数值模拟多介质流体数值激波不稳定性 HLLC Solver 组合方法旋转方法

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一维理想磁控等离子体激波管流动仿真

微计算机信息 2009年第19期25卷 192-193,184页

作者：曹军程邦勤李应红徐胜利吴宝勤王峰空军工程大学工程学院陕西西安710038 中国科学技术大学安徽合肥230026 驻420厂军事代表室四川成都610067

推导了磁场作用下等离子体流动的控制方程,采用加入人工粘性项的MacCormack二阶格式对方程进行了离散。计算了在不同磁场作用下,一维理想磁控等离子体在激波管内的流动情况。计算结果表明,在施加磁场作用后,激波管内的波系结构发生了明... 详细信息

推导了磁场作用下等离子体流动的控制方程,采用加入人工粘性项的MacCormack二阶格式对方程进行了离散。计算了在不同磁场作用下,一维理想磁控等离子体在激波管内的流动情况。计算结果表明,在施加磁场作用后,激波管内的波系结构发生了明显的改变,磁场强度在激波的影响下发生了重新分布。

关键词：理想磁流体激波管超音速流动