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反常电子粘滞性引起的双撕裂模非线性演化
1
作者 何志雄 董家齐 蒋海斌 《南方能源建设》 2024年第3期36-46,共11页
[目的]在常规电阻撕裂模方程的基础上加入反常电子粘滞性,用圆柱位形的磁流体动力学,对由反常电子粘滞性引起的双撕裂模的非线性发展做了数值研究。[方法]通过对非线性发展阶段磁岛和磁力线的演化分析,详细研究了两个有理面间距分别为... [目的]在常规电阻撕裂模方程的基础上加入反常电子粘滞性,用圆柱位形的磁流体动力学,对由反常电子粘滞性引起的双撕裂模的非线性发展做了数值研究。[方法]通过对非线性发展阶段磁岛和磁力线的演化分析,详细研究了两个有理面间距分别为较大、中等、较小3种情况下,由反常电子粘滞性引起的双撕裂模非线性发展的不同阶段的磁场拓扑结构的变化以及相关动力学特征,探讨了非线性发展的驱动问题。[结果]研究表明,两个有理面的间距的大小,对双撕裂模非线性发展有很大影响。间距中等时,会发生快速磁重联,对位形破坏最快最大。[结论]研究结果对托卡马克的位形设计和运行时的控制提供了参考。 展开更多
关键词 双撕裂模 反常电子粘滞性 非线性演化 等离子体模拟 磁重联
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初值方法求解柱几何线性磁流体内扭曲模和撕裂模问题
2
作者 陈坤杰 张定宗 马骏 《衡阳师范学院学报》 2024年第3期32-38,共7页
基于非约化可压缩的磁流体模型开发了求解磁流体不稳定性问题的线性初值程序。使用初值程序研究了m/n=2/1撕裂模和m/n=1/1内扭曲模的增长率和模结构,并与本征值程序的结果进行了对比。结果表明:初值程序和本征值程序的结果吻合。分析了... 基于非约化可压缩的磁流体模型开发了求解磁流体不稳定性问题的线性初值程序。使用初值程序研究了m/n=2/1撕裂模和m/n=1/1内扭曲模的增长率和模结构,并与本征值程序的结果进行了对比。结果表明:初值程序和本征值程序的结果吻合。分析了初值方法中增长率对时间步长和网格的依赖关系,给出了相应的时间步长取值估算式,解决了时间步长取值问题。当网格数较大时,初值程序在计算效率上展示出了极大的优势。此外,初值程序得到的解是唯一的,这可以省去复杂的本征值筛选流程。 展开更多
关键词 磁流体不稳定性 撕裂模 内扭曲模 初值方法
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双撕裂模非线性演化过程中有理面上的剪切流 被引量：5
3
作者 李新霞 路兴强 龚学余 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期831-834,共4页
在二维平板几何模型下,利用磁流体力学方程组数值模拟托卡马克装置中双撕裂模非线性演化过程中有理面上剪切流的时间和空间分布.结果表明,双撕裂模非线性演化的早期阶段,有理面上没有形成明显的剪切流.剪切流主要存在于快速磁重联阶段,... 在二维平板几何模型下,利用磁流体力学方程组数值模拟托卡马克装置中双撕裂模非线性演化过程中有理面上剪切流的时间和空间分布.结果表明,双撕裂模非线性演化的早期阶段,有理面上没有形成明显的剪切流.剪切流主要存在于快速磁重联阶段,随着磁重联的结束而逐渐消失,剪切流的强度和空间分布随磁岛的演化而改变.另外,较大的等离子体电阻加速磁重联,但是对剪切流的强度和变化趋势没有直接的影响. 展开更多
关键词 双撕裂模 磁重联 剪切流 数值模拟
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J-TEXT托卡马克扰动场线圈控制撕裂模的实验研究 被引量：2
4
作者 丁永华 金海 +3 位作者 饶波 胡启明 王能超 庄革 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2868-2873,共6页
为了研究托卡马克等离子体中撕裂模与外加扰动磁场的相互作用机理,J-TEXT托卡马克装置设计安装了静态和动态两套外加扰动场线圈,并开展了一系列扰动场与撕裂模相互作用的实验研究,对具有明显初始撕裂模的等离子体,外加静态扰动磁场可能... 为了研究托卡马克等离子体中撕裂模与外加扰动磁场的相互作用机理,J-TEXT托卡马克装置设计安装了静态和动态两套外加扰动场线圈,并开展了一系列扰动场与撕裂模相互作用的实验研究,对具有明显初始撕裂模的等离子体,外加静态扰动磁场可能导致锁模,也可能抑制撕裂模,当等离子体中没有明显的初始撕裂模时,加入较强的静态扰动场将导致撕裂模穿透现象,而利用动态扰动场线圈产生的2/1转动扰动场,观察到了撕裂模磁岛的加速和锁模解锁的现象。实验结果表明,撕裂模与外加扰动场之间作用明显,扰动场是一种很有希望的撕裂模控制手段。 展开更多
关键词 托卡马克 扰动场线圈 撕裂模控制 锁模 穿透 等离子体转动 解锁
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地球磁层顶K-H不稳定性与撕裂模的耦合及涡旋撕裂模不稳定性 被引量：3
5
作者 濮祖荫 严明 傅竹风 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1989年第4期365-373,共9页
本文用二维MHD数值模拟研究了地球磁层顶同时存在速度剪切和磁场剪切时Kelvin-Helmholtz不稳定性(K-H)和撕裂模不稳定性(TM)的耦合过程。在雷诺数和磁雷诺数确定时,Alfvèn马赫数值(M_A)对耦合特性起决定性作用。在本文选取的参数... 本文用二维MHD数值模拟研究了地球磁层顶同时存在速度剪切和磁场剪切时Kelvin-Helmholtz不稳定性(K-H)和撕裂模不稳定性(TM)的耦合过程。在雷诺数和磁雷诺数确定时,Alfvèn马赫数值(M_A)对耦合特性起决定性作用。在本文选取的参数条件下,若M_A<0.4,自发TM占主导地位;当0.4≤M_A<1.4时,TM受到K-H明显调制;如果M_A≥1.4,K-H引起的涡旋运动起控制作用,导致一种新的不稳定性产生。该不稳定性称作涡旋撕裂模不稳定性。其饱和后长时间渐近状态由一个大尺度的流体涡旋和同心磁岛组成。在地球磁层顶通量传输事件(FTEs)中它可能起着重要作用。 展开更多
关键词 地球磁层顶 K-H不稳定性 撕裂模
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外部驱动电流抑制双撕裂模的发展 被引量：4
6
作者 杨振 路兴强 龚学余 《计算物理》 CSCD 北大核心 2015年第5期617-622,共6页
在Hall MHD方程组中引入外部驱动电流项,数值模拟外部驱动电流对双撕裂模不稳定性的影响.结果表明,在x点加入反向外部驱动电流对撕裂模的发展有抑制作用,周期性的外部驱动电流对双撕裂模不稳定性的抑制效果较好,能控制磁岛的尺度在相互... 在Hall MHD方程组中引入外部驱动电流项,数值模拟外部驱动电流对双撕裂模不稳定性的影响.结果表明,在x点加入反向外部驱动电流对撕裂模的发展有抑制作用,周期性的外部驱动电流对双撕裂模不稳定性的抑制效果较好,能控制磁岛的尺度在相互驱动的临界尺度以下,避免发生双撕裂模非线性磁场重联的爆发,随着驱动电流周期变大抑制效果变坏,在一定限度内随着驱动电流强度增大抑制效果变好,在一定范围内随着驱动电流宽度变小抑制效果变好. 展开更多
关键词 撕裂模 驱动电流
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反常电子粘滞性引起的线性双撕裂模研究 被引量：2
7
作者 何志雄 董家齐 +5 位作者 何宏达 龙永兴 牟宗泽 刘峰 蒋海斌 高喆 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期8-14,共7页
用圆柱位形的磁流体动力学方程对由反常电子粘滞性引起的双撕裂模的线性行为做了数值研究。分析了两个有理面的间距、粘滞率大小和极向模数对双撕裂模模式结构的影响,给出了各种情况下双撕裂模线性增长率跟表征反常电子粘滞率大小的电... 用圆柱位形的磁流体动力学方程对由反常电子粘滞性引起的双撕裂模的线性行为做了数值研究。分析了两个有理面的间距、粘滞率大小和极向模数对双撕裂模模式结构的影响,给出了各种情况下双撕裂模线性增长率跟表征反常电子粘滞率大小的电子雷诺数的定标关系。 展开更多
关键词 双撕裂模 反常电子粘滞性 数值模拟
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撕裂模环效应耦合的数值模拟 被引量：2
8
作者 彭点云 肖成馨 邱孝明 《计算物理》 CSCD 北大核心 1996年第4期466-474,共9页
应用三点中心差分格式求解了在端点有二阶可去奇点和在有理面上具有一阶不可去奇点的撕裂模方程，并提出了近似等价网格的构造方法。在不同的安全因子分布下，对具有环效应耦合撕裂模方程进行了数值模拟，得到相应的判断稳定性的连接参... 应用三点中心差分格式求解了在端点有二阶可去奇点和在有理面上具有一阶不可去奇点的撕裂模方程，并提出了近似等价网格的构造方法。在不同的安全因子分布下，对具有环效应耦合撕裂模方程进行了数值模拟，得到相应的判断稳定性的连接参量、耦合强度参数、增长因子等物理量。通过这些数值结果可以得出。 展开更多
关键词 撕裂模方程 差分格式 近似等价网格
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磁尾电流片撕裂模时间演化的非线性性态 被引量：1
9
作者 王宪民 王敬芳 梁百先 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1993年第2期133-140,共8页
本文运用摄动法解析地研究了磁尾电流片平板模型非线性撕裂模的时间演化及与晨昏电场的相互作用.结果表明,撕裂模的非线性时间演化最终会形成磁岛,磁岛宽度与扰动增长率的四次方根成正比;在扰动晨昏电场的作用下,磁岛宽度可发生尖点突变... 本文运用摄动法解析地研究了磁尾电流片平板模型非线性撕裂模的时间演化及与晨昏电场的相互作用.结果表明,撕裂模的非线性时间演化最终会形成磁岛,磁岛宽度与扰动增长率的四次方根成正比;在扰动晨昏电场的作用下,磁岛宽度可发生尖点突变,尖点突变临界值所对应的晨昏电场扰动幅值约为5mV/m,这与磁亚暴发生时晨昏电场的幅值对应. 展开更多
关键词 磁尾 电流片 撕裂模 非线性性态
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撕裂模实时主动控制系统
10
作者 夏凡 徐媛 +7 位作者 凌飞 叶际若 宋绍栋 季小全 马瑞 周建 孙腾飞 严龙文 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期394-401,共8页
在HL-2A装置上发展了一套撕裂模实时主动控制系统。该系统在放电期间用电子回旋发射/软X射线诊断实时确定撕裂模的几何位置,结合实时剖面重建和电子回旋波沉积计算,得到电子回旋波反射镜的控制角度值。通过电机实时驱动电子回旋波反射... 在HL-2A装置上发展了一套撕裂模实时主动控制系统。该系统在放电期间用电子回旋发射/软X射线诊断实时确定撕裂模的几何位置,结合实时剖面重建和电子回旋波沉积计算,得到电子回旋波反射镜的控制角度值。通过电机实时驱动电子回旋波反射镜到达指定角度,使得电子回旋波功率沉积在撕裂模的有理磁面附近,改变当地局部的电流剖面,从而控制撕裂模,改善等离子体约束。该系统已经在2015年以后的实验中投入使用,并取得了良好的控制效果。它不仅能够实时发现并控制经典撕裂模,并且具有控制新经典撕裂模的潜力。 展开更多
关键词 HL-2A装置 撕裂模 电子回旋波 主动控制
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环流器等离子体撕裂模稳定电流剖面
11
作者 李芳著 徐文斌 石秉仁 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 1991年第4期201-205,213,共6页
用分区拼接和局部平台化方法,得到m≠1撕裂模稳定的等离子体电流剖面,拟合了HL-1装置低q实验的电流剖面。
关键词 环流器 撕裂模 不稳定性 电流剖面
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三维非线性撕裂模耦合和快速磁场重联
12
作者 邓晓华 王水 王敬芳 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 1996年第1期24-33,共10页
基于三维不可压缩电阻性ＭＨＤ方程，在长柱形位型下，数值研究了电阻撕裂模不稳定性所引起的磁场重联过程．研究结果表明，撕裂模的非线性相互作用和耦合，将产生许多模式的强烈解稳和导致快速的磁场重联．这一过程的进一步发展，导致... 基于三维不可压缩电阻性ＭＨＤ方程，在长柱形位型下，数值研究了电阻撕裂模不稳定性所引起的磁场重联过程．研究结果表明，撕裂模的非线性相互作用和耦合，将产生许多模式的强烈解稳和导致快速的磁场重联．这一过程的进一步发展，导致具有螺旋形结构、不同模式的磁岛磁力线重叠，从而引起较大区域内的磁场各态经历和磁力线随机走向，形成撕裂模湍动；该湍动将会产生较大的反常电阻，反过来可以进一步加速撕裂模的非线性发展．这种自激过程，有助于理解日冕中的快速磁重联，并可作为一种可能的太阳耀斑机制． 展开更多
关键词 太阳耀斑 磁场重联 撕裂模 不稳定性
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剪切流动和电阻撕裂模的相互作用
13
作者 邓晓华 王水 王敬芳 《天文学报》 CSCD 北大核心 1994年第2期165-175,共11页
本文在细长柱位形下数值研究了具有剪切流动的电流片中电阻撕裂模不稳定性的非线性演化。结果表明，电流片附近Ｓｅｃｈ形式的剪切流动，将导致电阻撕裂模不稳定性的发展，且不稳定性增长率随着剪切参数Ｒｒ的增加而增长，导致磁岛的形... 本文在细长柱位形下数值研究了具有剪切流动的电流片中电阻撕裂模不稳定性的非线性演化。结果表明，电流片附近Ｓｅｃｈ形式的剪切流动，将导致电阻撕裂模不稳定性的发展，且不稳定性增长率随着剪切参数Ｒｒ的增加而增长，导致磁岛的形成和快速的磁能释放。这种剪切流动和撕裂模的耦合过程以及超热不稳定性的相互作用，改变了磁拱中的磁场剪切强度或者说电流密度梯度，从而驱动电阻撕裂模不稳定性的发展。这种过程对于等离子体电流密度的建立是至关重要的，并可能是触发太阳耀斑的重要机制之一。 展开更多
关键词 剪切流动 磁场 电阻撕裂模
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粘滞效应对非线性电阻撕裂模的影响
14
作者 马志为 邱孝明 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 1989年第2期65-72,112,共9页
本文研究粘滞效应对非线性电阻撕裂模的影响。利用准环坐标将具有标量电阻率和粘滞系数的MHD方程简化为一组无量纲的非线性方程。并对这组方程采用二步交替隐式差分格式进行数值计算。结果给出了2/1模的演变过程对无量纲粘滞系数的依赖... 本文研究粘滞效应对非线性电阻撕裂模的影响。利用准环坐标将具有标量电阻率和粘滞系数的MHD方程简化为一组无量纲的非线性方程。并对这组方程采用二步交替隐式差分格式进行数值计算。结果给出了2/1模的演变过程对无量纲粘滞系数的依赖关系和电流密度的分布。发现粘滞效应对饱和磁岛宽度的修正大约为5％(此时R=10^(-5)),同时发现由于粘滞效应的引入导致电流分布在奇异面附近的涨落明显减小。 展开更多
关键词 撕裂模 粘滞效应 磁岛 等离子体
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速度切变对撕裂模不稳定性影响的初步分析
15
作者 黄寅亮 傅元芬 陈济民 《天体物理学报》 CSCD 1993年第1期62-66,共5页
在电流片两侧的基态速度场与磁场相互平行的位形下,讨论了速度切变对撕裂模不稳定性的影响.结果表明,只有当速度场的相对变化率与磁场的相对变化率符号相同(Sign(v_0/v_0)=sign(B_0~')),|v_0~'/v_0|≥|B_0'/B_0|时,速度切... 在电流片两侧的基态速度场与磁场相互平行的位形下,讨论了速度切变对撕裂模不稳定性的影响.结果表明,只有当速度场的相对变化率与磁场的相对变化率符号相同(Sign(v_0/v_0)=sign(B_0~')),|v_0~'/v_0|≥|B_0'/B_0|时,速度切变有利于不稳定增长,否则不利于不稳定增长. 展开更多
关键词 太阳 磁流体力学 撕裂模
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周期性驱动电流对双撕裂模不稳定性的影响
16
作者 杨振 路兴强 龚学余 《南华大学学报（自然科学版）》 2015年第2期6-9,共4页
在Hall MHD方程组中引入外部驱动电流项,数值模拟驱动电流对双撕裂模不稳定性发展的影响.研究结果表明,外部驱动电流在撕裂模磁岛的x点要比在O点抑制效果好;在x点加入反向外部驱动电流对撕裂模的发展有抑制作用,周期性的外部驱动电流对... 在Hall MHD方程组中引入外部驱动电流项,数值模拟驱动电流对双撕裂模不稳定性发展的影响.研究结果表明,外部驱动电流在撕裂模磁岛的x点要比在O点抑制效果好;在x点加入反向外部驱动电流对撕裂模的发展有抑制作用,周期性的外部驱动电流对双撕裂模不稳定性的抑制效果较好,在相同的模拟参数下,周期性的外部驱动电流加入越早对撕裂模的抑制效果越好. 展开更多
关键词 撕裂模 驱动电流 MHD
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多层电流片中撕裂模不稳定性的数值研究 被引量：3
17
作者 刘一凡 郑惠南 王水 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1997年第2期145-153,共9页
应用二维磁流体动力学模拟方法数值研究了三层电流片中电阻撕裂模不稳定性的特征及磁场重联过程．结果表明，这是一种复杂的非稳态磁场重联．在初期阶段，三个电流片中分别由撕裂模不稳定性引起磁场重联，形成薄而长的磁岛．随着撕裂模... 应用二维磁流体动力学模拟方法数值研究了三层电流片中电阻撕裂模不稳定性的特征及磁场重联过程．结果表明，这是一种复杂的非稳态磁场重联．在初期阶段，三个电流片中分别由撕裂模不稳定性引起磁场重联，形成薄而长的磁岛．随着撕裂模不稳定性的非线性发展，每个磁岛的宽度都逐步增大，以至导致新的磁场重联发生．同时，三个电流片的强度都逐渐减弱，且原中心反向电流区最终消失．部分磁能不断地转化为等离子体的热能和动能，引起等离子体的加热和加速．多层电流片中撕裂模不稳定性引起的自发重联，可能对太阳耀斑、日冕加热、太阳风与磁层耦合等有重要影响． 展开更多
关键词 多层电流片 撕裂模 不稳定性 数值研究 磁场重联
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旋转圆柱等离子体中撕裂模和Kelvin-Helmholtz不稳定性的激发特性 被引量：2
18
作者 毕海亮 魏来 +2 位作者 范冬梅 郑殊 王正汹 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第22期248-255,共8页
采用约化的磁流体力学模型,数值研究了柱位形等离子体中q剖面和极向旋转剖面对q=1撕裂模不稳定性和Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定性的影响.随着旋转强度的增加,m/n=1/1模被逐渐抑制,而高阶谐波模式(如m/n=2/2,m/n=3/3等)会经历四个区间:... 采用约化的磁流体力学模型,数值研究了柱位形等离子体中q剖面和极向旋转剖面对q=1撕裂模不稳定性和Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定性的影响.随着旋转强度的增加,m/n=1/1模被逐渐抑制,而高阶谐波模式(如m/n=2/2,m/n=3/3等)会经历四个区间:撕裂模失稳区间、撕裂模致稳区间、稳定窗口区间和K-H不稳定性激发区间.更进一步,我们发现,m/n=1/1模的增长率随旋转强度的改变与剪切层所处位置有关,并且剪切层分布在有理面内外的结果基本一致;然而高阶谐波模式却没有此类现象.另外,有理面处磁剪切越小,撕裂模越容易被剪切流抑制,并且越容易激发K-H不稳定性. 展开更多
关键词 q剖面 旋转剖面 撕裂模不稳定性 KELVIN-HELMHOLTZ不稳定性
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中国聚变工程试验堆上新经典撕裂模和纵场波纹扰动叠加效应对alpha粒子损失影响的数值模拟 被引量：2
19
作者 郝保龙 陈伟 +8 位作者 李国强 王晓静 王兆亮 吴斌 臧庆 揭银先 林晓东 高翔 CFETR TEAM 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期160-170,共11页
托卡马克聚变堆中高能量alpha粒子的良好约束是获得稳态燃烧等离子体的前提,除了磁场波纹损失,不稳定性也会引起额外的损失.本文基于中国聚变工程试验堆(CFETR)参数, alpha粒子初始分布和新经典撕裂模(NTM)扰动分布,利用粒子导心跟踪方... 托卡马克聚变堆中高能量alpha粒子的良好约束是获得稳态燃烧等离子体的前提,除了磁场波纹损失,不稳定性也会引起额外的损失.本文基于中国聚变工程试验堆(CFETR)参数, alpha粒子初始分布和新经典撕裂模(NTM)扰动分布,利用粒子导心跟踪方法分别对磁场波纹和NTM两种扰动及叠加下的粒子损失进行了详细的数值模拟.结果显示粒子损失份额不随NTM扰动幅度增大而增大,两种扰动的叠加效应不明显.通过扫描装置波纹度大小以及分析相空间粒子密度和波纹损失区分布,确认原因是CFETR波纹损失区较小,没有覆盖高能量粒子(EP)密度和NTM扰动主要分布区.此外, NTM没有引起直接粒子损失和俘获粒子剖面坍塌.显著的俘获粒子密度剖面展平,并扩展到波纹损失区是两种扰动叠加效应显著的前提.无碰撞波纹随机扩散是CFETR初始分布alpha粒子的主要损失通道,通行粒子约束不受磁场波纹影响.本文研究结果对CFETR概念设计中alpha粒子物理和低频不稳定性下的EP行为具有重要意义. 展开更多
关键词 托卡马克 alpha粒子 磁场波纹 新经典撕裂模
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各向异性等离子体中撕裂模不稳定性和磁场重联的数值研究 被引量：2
20
作者 马颖娟 王水 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期437-445,共9页
应用二维三分量时变可压缩磁流体动力学模拟方法 ,数值研究了各向异性等离子体 (P⊥ ≠P∥ ,T⊥ ≠T∥)中的撕裂模不稳定性和磁场重联过程 .计算结果表明 ,在短暂的线性增长之后 ,不稳定性将趋于非线性饱和 .线性增长率随着各向异性程度... 应用二维三分量时变可压缩磁流体动力学模拟方法 ,数值研究了各向异性等离子体 (P⊥ ≠P∥ ,T⊥ ≠T∥)中的撕裂模不稳定性和磁场重联过程 .计算结果表明 ,在短暂的线性增长之后 ,不稳定性将趋于非线性饱和 .线性增长率随着各向异性程度 |P⊥/P∥|增强而增大 ,随着等离子体 β值减小及磁场y分量By 增大而降低 .在强垂直各向异性 (P⊥ >P∥)的情况下 ,电流片中磁场重联形成的磁岛达到非线性饱和后 ,在X型点附近形成空腔结构 ;随着空腔的增大 ,磁岛逐渐变小 ,并最终消失 .在P⊥ >P∥ 情况下 ,仅在电流片中心区域可以激发火蛇管不稳定性 。 展开更多
关键词 各向异性 撕裂模 磁镜模 磁场重联 等离子体 数值模拟
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