Flow的基本特性及其与湍流相互作用的研究.ppt

ZonalFlow的基本特性及其与湍流相互作用的研究 兰涛 俞昌旋中国科大近代物理系bluetao ZonalFlow的发现 Hasegawa等人在1979年研究漂移波非线性演化方程时发现 漂移波湍流反向级联的结果会产生ZonalFlows 它对湍流驱动的粒子输运有潜在的影响最近的3D迴旋动力学和迴旋流体模拟都表明 ZonalFlows在调节静电湍流中扮演重要角色 理论和模拟均预言ZonalFlows存在两种模 低频模和GAM模 低频ZF模 模特征 峰值在峰值在产生机制与湍流反向级联有关的非线性过程 如调制不稳定性 通过雷诺胁强产生阻尼机制 多数模拟计算的离子离子碰撞系数为香蕉区 离子 离子碰撞阻尼强湍流的非线性阻尼效应平衡流剪切其它ZonalFlow幅度取决于湍流的线性增长率 非线性阻尼率和ZonalFlow阻尼率间的竞争 GAM模 模特征 是一种准相干模 模频率为其它特征与低频模相同 产生机制 1 由于磁面上磁场不均匀性 使得ErxBT旋转与 m n 1 0 的压强扰动耦合 产生静电恢复力导致振动 只能在 1区域内产生 2 非线性过程 通过雷诺胁强产生 阻尼机制 1 朗道阻尼FLHintonet al PPCF41 A6532 碰撞阻尼 Novakovskiet al POP4 4272 K Hallatschek PRL6 2001 极向速度v 谱存在约15kHz的峰v 相移为零 表现出长波特性 低m结构 k 0 给出 m 2v 谱的峰值随着温度改变而改变 这个符合GAM模的预言 q95 5 0 5 5观察到GAM模q95 3 9没观察到GAM模观察到的GAM模的区域 q 0 96 Mckee小组 DIII D 实验参数Ip 1 2MA BT 2 0T ne0 3 33 1019m 3 Te0 2 7keV Ti0 3 5keV DIII D上的实验用BES探针测量了0 85 r 1 0的边界区域 有以下结果 PRL89 265003POP10 1712PPCF45 A477 Xu小组 HT 7 BT 2 0T Ip 140kA ne 1 5 1019m 3 Te0 0 8keV 实验中在 r r a 1 0cm的位置 存在GAM模迹象 fGAM 20kHz可能是雷诺胁强驱动产生的边界等离子体参数Te 38eVne 1 3 1012cm 3 Xu小组 HT 7 R0 122cm a 27cm BT 1 8T Ip 100kA ne 1 5 1019m 3 Te0 0 5keV ne edge 1 5 4 1018m 3 Te edge 40 120eV 在边界 r 0 21 0 0观察到了低频的ZonalFlow 模频率 10kHzkr i 0 1 k i 0观察到的ZonalFlow由ReynoldStress驱动 我们小组 HT 7 BT 2 0T Ip 100kA ne 1 5 1019m 3 Te0 0 5keV ne edge 1 5 4 1018m 3 观察了一种极向 m 3的模这种模只在 0 96区域内出现 在 比较小的时候 我们观察到的是没有色散的波模 k 0 在 比较大的时候 我们观察到的是有色散的driftwave 各实验小组参数对比 从实验结果比较得到的启示 ZonalFlow的普适性还有待于进一步的实验验证 ZonalFlow的存在条件是什么 驱动机制是什么 其饱和幅度由什么决定的 ZonalFlow的基本特性研究 在以往的实验中并没有完全搞清楚 比如ZonalFlow的谱特征 增长和阻尼特性 诊断手段 继续采用去年采用的三探针阵列 极向上和径向上都有分离的ReynoldStress探针此外还在启动探针上放置三探针 测量等离子体的密度 温度和等离子体电位 实验参数要求 欧姆放电情况下IP 100kA BT 1 8T条件下 进行密度扫描1 0 1 5 2 0 2 5IP 150kA BT 1 8T条件下 进行密度扫描1 0 1 5 2 0 2 5IBW波加热 或低杂波加热 IP 100kA BT 1 8T 密度扫描1 0 1 5 2 0 加热功率待定 与控制人员协商 所有放电均尽量要求平稳 实验需要独立使用一个气动探针和一个手动探针