【摘要】：在等離子體物理學的發(fā)展過程中,波與等離子體的相互作用,始終為該領域的研究熱點。本文圍繞“波與等離子體相互作用”這個中心命題,開展了電磁波、電子回旋波、漂移波等與等離子體相互作用的研究,論文的主要創(chuàng)新點有:1、建立了更加接近實驗狀態(tài)的束-等離子體系統(tǒng)的物理模型,通過對束-等離子體系統(tǒng)中電磁波與等離子體的相互作用進行粒子模擬,發(fā)現:在束-等離子體系統(tǒng)中不僅可以觀測到自聚焦現象,而且可以觀測到電子束電子的橫向振蕩和縱向振蕩;在低電子束密度、高等離子體密度的條件下,束-等離子體系統(tǒng)中可以激發(fā)太赫茲頻段的電磁輻射。2、采用“場匹配”法理論推導了束-等離子體系統(tǒng)的“冷”色散關系,通過求解色散方程分析得到了束-等離子體系統(tǒng)中電磁波與等離子體相互作用的物理機制。研究表明:束-等離子體系統(tǒng)中存在的電磁波與等離子體相互作用的模式為混合模式;在低電子束密度、高等離子體密度的條件下,束-等離子體系統(tǒng)的輻射機制為慢波輻射。3、基于電磁波與等離子體相互作用的束-等離子體系統(tǒng),提出了類等離子體光子晶體的概念。采用與第二章相同的模擬參數,真空-等離子體-真空型類等離子體光子晶體,同樣可以激發(fā)頻率為0.9035 THz的電磁輻射,電子效率高達10.5%。4、從數值計算和HL-2A實驗兩方面研究了等離子體極向旋轉的驅動場,即極向電場,研究發(fā)現:數值計算得到的極向電場與HL-2A的實驗觀測結果相吻合。最后,通過數值計算得到了電子回旋波注入等離子體后等離子體極向旋轉速度隨時間的變化情況。5、利用回旋動力學代碼模擬計算了漂移波與等離子體輸運。對于線性模擬,通過JET實驗的平衡位型和磁場位型,模擬計算了臺基區(qū)粒子的新經典輸運情況,并得到了臺基區(qū)的徑向電場和E?B漂移的剪切頻率。而對于非線性模擬,通過AUG實驗的平衡位型和磁場位型,模擬計算了臺基區(qū)的湍流輸運情況,結果得到了平穩(wěn)的湍流圖像,并通過收斂性測試,證明了模擬結果的可靠性。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O53
【圖文】：

紀九十年代開始，國外的高校及研究機構，比如美國的馬分校、莫斯科普通物理研究所、烏克蘭技術物理研究所等離子體系統(tǒng)的早期研究。對于國內的高校及研究機構，電中國科學院等也相繼開展了一系列關于束-等離子體系統(tǒng)的，四川大學從理論上深入研究了束-等離子體系統(tǒng)。四川大提出了極為理想的束-等離子體系統(tǒng)的模型[17]，即等離子體上述模型，利用小量近似的方法，推導出關于均勻等離子統(tǒng)的色散方程：2 22 2 2 2 2020( )(( ) )B ppk c k 2 2 22 2 202 20 0 0( )( ) 0( )p p BBck ckcr c k 色散方程，可知在束-等離子體系統(tǒng)中，存在快等離子體波電磁波和反向電磁波。

第一章 緒論等離子體系統(tǒng)的電磁不穩(wěn)定性區(qū)域。上圖的灰色區(qū)域即為束射可能被激發(fā)的區(qū)域。數值計算結果表明，該區(qū)域中快等離相同的相速度，可達到同步條件并相互耦合，激發(fā)電磁輻研究的基礎上，蘇東博士繼續(xù)通過改變電流至超過空間電束-等離子體系統(tǒng)的虛陰極振蕩[17]。虛陰極振蕩的物理過程機制對電子束進行聚焦，在聚焦點的位置，空間電荷極限間電荷極限電流一旦減小到低于電子束電流，將會引起電子成如圖 1-2 所示的虛陰極振蕩。蘇東博士通過對虛陰極振蕩束-等離子體系統(tǒng)形成虛陰極后，該系統(tǒng)的不穩(wěn)定性將來源離子體波的相互作用。

【參考文獻】

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1 吳大俊;王曉潔;徐e醵

本文編號：2721339