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地球物理学报 1996年第1期39卷 7-16页

作者：王宪民濮祖荫王敬芳北京航天医学工程研究所北京大学地球物理系和非线性中心武汉大学空间物理系

解析研究了磁层顶磁岛结构时间演化的非线性过程；推导出磁岛宽度的解析式和磁岛发生分叉、混沌的条件；论证了磁重联生成的磁岛有不稳定平衡结构，外扰作用会破坏该结构，使磁岛出现突变和混沌；说明了中小尺度太阳风脉动易使磁岛破碎... 详细信息

解析研究了磁层顶磁岛结构时间演化的非线性过程；推导出磁岛宽度的解析式和磁岛发生分叉、混沌的条件；论证了磁重联生成的磁岛有不稳定平衡结构，外扰作用会破坏该结构，使磁岛出现突变和混沌；说明了中小尺度太阳风脉动易使磁岛破碎，导致磁场湍动重联，形成小尺度结构．

关键词：磁层顶磁岛结构湍动磁重联非线性行为地磁

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无力场电流片中的磁重联研究

无力场电流片中的磁重联研究

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作者：周福顺中国科学技术大学

学位级别：硕士

在空间和实验室等离子体中,磁场重联起着至关重要的作用——它可以用来解释众多爆发性的现象,比如太阳耀斑,地球磁层亚爆以及实验室聚变等。自1946年Giovanelli R. G提出磁场重联(Magnetic reconnection)这个概念以来,人们对磁场重联进... 详细信息

在空间和实验室等离子体中,磁场重联起着至关重要的作用——它可以用来解释众多爆发性的现象,比如太阳耀斑,地球磁层亚爆以及实验室聚变等。自1946年Giovanelli R. G提出磁场重联(Magnetic reconnection)这个概念以来,人们对磁场重联进行了大量的模拟、观测和实验上的研究。本文利用二维PIC模拟研究了初态为无力场的重联中离子扩散区和磁岛的演化过程,并将模拟结果与Harris电流片中的无力场重联和引导场重联中的情况进行了对比。1.无力场重联中的扩散区结构通过模拟发现,无力场重联中离子扩散区的演化主要可以分成两个阶段。在第一阶段,电子沿着一对分离线向X点靠近,被重联电场加速之后,沿着另一对分离线向外流出,而电子密度空穴主要分布在电子入流的这条分离线上。由此产生的Hall电流使面外磁场在平面内呈现出扭曲的四极场位形。面外磁场在平面内的这种位形分布与Harris电流片中存在初始引导场下的重联情况是类似。在第二个阶段,电子沿着分离线向X点靠近,并且会被X点附近的重联电场加速,之后电子沿着分离线内侧的磁力线流出,从而使得电子密度空穴沿着两对分离线对称分布。由此产生的平面电流使面外磁场在离子扩散区中呈现出典型的四极场位形。面外磁场和电场E-的这种位形分布与Harris电流片中反平行重联中的情况一样。2.无力场重联中的磁岛结构通过模拟发现,无力场重联中的磁岛结构和初始条件为Harris电流片中引导场重联下的磁岛结构有所不同。在引导场重联中,面外磁场在磁岛边缘增强,中央凹陷,其分布类似于“火山口”;电子密度在磁岛中央呈现出增强的位形。而在无力场重联中,面外磁场在磁岛边缘部分形成四极场位形,在磁岛中央呈现出增强的分布;电子密度在磁岛边缘增强,中央凹陷。这是因为在无力场重联中,离子和电子在磁岛末端被加速之后进入磁岛之后均环绕着磁岛边缘运动,呈环状分布。而在磁岛外围,磁岛左右两端的电子在X点加速之后分别沿着分离线内侧的磁力线远离X点,围绕着磁岛外围运动。电子在磁岛区域的这种运动分布使得电子密度在磁岛中呈环状结构。同时,电子与离子的这种运动系统使得面外磁场在磁岛边缘呈现出四极磁场位形,在磁岛中央呈现出增强的分布。

关键词：磁场重联扩散区结构磁岛结构无力场重联 Harris电流片

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局部电流驱动对撕裂模不稳定性的影响

局部电流驱动对撕裂模不稳定性的影响

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作者：孙光兰大连理工大学

学位级别：硕士

磁重联现象普遍存于实验室和空间等离子体中,磁重联为磁能转化为等离子体的动能和热能提供了一种有效机制。当电阻率不为零时,即考虑有限电阻效应时,产生的新的磁重联不稳定性就是撕裂模不稳定性。撕裂模不稳定性演化过程中,能量的转化... 详细信息

磁重联现象普遍存于实验室和空间等离子体中,磁重联为磁能转化为等离子体的动能和热能提供了一种有效机制。当电阻率不为零时,即考虑有限电阻效应时,产生的新的磁重联不稳定性就是撕裂模不稳定性。撕裂模不稳定性演化过程中,能量的转化会导致等离子体状态发生急剧的变化。因此,撕裂模不稳定性是导致破裂不稳定性的非常重要的因素,在托卡马克装置上是一类被广泛研究的磁流体力学不稳定性,它对托卡马克等离子体的约束有重要的影响,撕裂模不稳定性包括经典撕裂模不稳定性和新经典撕裂模不稳定性。研究不稳定性就是研究如何在实验中避免不稳定性的产生以及某种不稳定性一旦出现后的控制方法。射频波电流驱动是可以有效地抑制撕裂模不稳定性的方法之一。射频波电流驱动是利用射频波与等离子体相互作用,沿着等离子体的环向把波注入到等离子体中,波推拽着跟随它一起的电子运动,这样被推拽的电子产生电流驱动。射频波电流驱动主要包括离子回旋波电流驱动（Ion Cyclotron Current Drive, ICCD）,电子回旋波电流驱动（Electron Cyclotron Current Drive, ECCD）和低杂波电流驱动（Lower Hybrid Current Drive, LHCD）等,其中电子回旋波电流驱动和低杂波电流驱动常被用来主动控制撕裂模不稳定性。本论文在平板位型下,采用二维可压缩磁流体模型研究了外部局域电流驱动对单撕裂模和双撕裂模的主动控制。对于单撕裂模,本文重点讨论了非线性后期局部驱动电流对磁岛的抑制作用和外部驱动电流对单撕裂模的抑制作用与其持续工作时间的关系;同时还简单讨论了外部驱动电流对不同状态的单撕裂模的影响与单撕裂增长率的关系,并给出外部驱动电流开始沉积的最佳时间段。目前,在国内和国际上还没有看到局部驱动电流对双撕裂模的主动控制方面的研究。我们沿用研究局部驱动电流控制单撕裂模时的思路,研究了局部驱动电流对双撕裂模的主动控制与其值的大小和其持续工作时间的关系,并发现外部驱动电流可以推迟双撕裂模的快速重联的发生,但不能避免其发生。

关键词：托卡马克等离子体撕裂模不稳定性局部电流驱动磁岛结构

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自由边界螺旋对称磁流体平衡的数值研究

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核聚变与等离子体物理 1981年第3期 129-133页

作者：石小麟董家齐

用自洽平衡方程数值求解了自由边界螺旋对称平衡,并未发现如非自洽方法计算所得到的磁岛结构。在存在l=2螺旋绕组时,等离子体截面呈椭圆变形,与解析结果定性一致。

关键词：等离子体电流自由边界螺旋对称磁岛结构自洽方法方程力边界等离子体平衡磁面铁流体胶体磁流体

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