Неустойчивость и нелинейная динамика течений в плазме и жидкости

• Автор: Иванов, Андрей Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 77 с.

Оглавление
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.
Глава I. К теории сильноточного резистивного плазмозаполненного диода.
1.1. Постановка задачи о резистивном диоде, исходная система уравнений.
1.2. Переход в криволинейную систему координат «потенциал-магнитное поле». Общее решение нелинейной задачи в приближении сильно замагниченной плазмы.
1.3. Учет дополнительных эффектов, связанных с термосилой и косыми потоками тепла в сильно замагниченной плазме.
1.4. Точное решение для плазмы с турбулентной проводимостью ег = пес/В.
Глава П. О балансе энергии в коаксиальном плазменном диоде.
2.1. Постановка задачи, используемые приближения.
2.2. Исходная система уравнений, начальные и граничные условия.
2.3. Энергетические потоки в диоде, их баланс.
2.4. Получение окончательного баланса, обсуждение и заключение.
Глава Ш. Самосогласованное ЭМГ - проникновение магнитного поля в плазму
3.1. Введение.
3.2. Теоретическая модель.
3.3. Автомодельные решения.
3.4. Самосогласованная волна конвективного переноса магнитного поля.

Оглавление
Глава IV. Динамическая стабилизация неустойчивости Рэлея-Тэйлора в вязкой жидкости.
4Л. Введение, описание физического явления, аналогии.
4.2. Математическая постановка задачи, случай вязкой жидкости.
4.3. Приближенные решения дисперсионного уравнения.
4.4. Точное решение дисперсионного уравнения.
4.5. Случай идеальной несжимаемой жидкости.
4.6. Заключение.
Заключение.

Введение
Введение.
Важной целью физики плазмы последних десятилетий является попытка реализации управляемой термоядерной реакции, двумя альтернативными путями осуществления которой являются магнитное и инерциальное удержание. Последнее направление традиционно разделяется на лазерный термоядерный синтез, когда за время ~10нс предполагается вложить до нескольких МДж энергии в тритий-дейтериевую мишень размерами меньше 1см, и стрикционный термоядерный синтез (обжатие импульсом тока в системах, подобных г-пинчу). В силу того, что КПД лазерных систем не слишком велик, метод импульсного обжатия магнитным полем в настоящее время выглядит наиболее предпочтительным. Однако импульсные электротехнические системы большой мощности, необходимые для практической реализации подобной технологии, обладают гораздо большим временем вложения мощности, чем в лазерных системах. Поэтому необходимо применять дополнительные технические и научные решения, направленные на обострение импульса тока. В частности, одним из таких решений является плазменный прерыватель тока (ППТ) [1], работающий на эффекте резкого разрыва проводящей плазмы, находящейся между электродами. Иначе говоря, характерным временем системы становится время разрыва плазменного облака внутри прерывателя. Первые три главы диссертации посвящены, в частности, исследованию различных явлений в подобных быстрых плазменных системах в рамках гидродинамического подхода.
С другой стороны, некоторые проблемы импульсных термоядерных систем являются общими как для лазерного, так и для стрикционного термоядерного синтеза. В частности, хорошо известно, что основным ограничивающим степень сжатия мишени фактором может быть обобщенная неустойчивость Рэлея-Тэйлора. Третья и четвертая главы посвящены проблемам исследования и подавления неустойчивостей типа Рэлея-Тэйлора.

Глава И
Итак, в настоящей главе показано, как сбалансирован полный поток энергии в системе с коаксиальными электродами с учетом не равного нулю давления электронов за фронтом волны. При этом отсутствует выделение 1/3 входящего в плазму потока энергии в “угловой точке” (кольце) Я на катоде (внутреннем электроде), полученное в работе [23] при пренебрежении нагревом электронов в волне. Кроме того, ещё раз подтверждено равнораспределение за фронтом магнитной и тепловой энергий, поскольку именно оно приводит к правильному балансу энергетических потоков. Тем не менее, полной балансировки энергии в рамках только ЭМГ достичь невозможно. В точке (на кольце) 0 на аноде на Рис.З формально плотность тока стремится к бесконечности, образуется сингулярность и выделяется вся прошедшая к правому концу системы энергия. В действительности же это означает, что для этой области неприменима ЭМГ в том виде, как она использовалась в этой работе -нужно учитывать новые механизмы диссипации и переходить к масштабам а<с/соре.
В заключение следует отметить, что, как правило, теоретические модели, основанные на ЭМГ, не очень хорошо стыкуются с экспериментом по ППТ в том плане, что нагрева плазмы до получаемых в теории значений порядка энергии магнитного поля не происходит. Это означает, что либо существует процесс, за счет которого плазма успевает до разлета значительно охладиться, либо что, по крайней мере, в таком диоде, как ППТ, энергетические потери не могут быть оставлены за рамками теоретической модели. Поэтому область применимости полученных результатов - скорее выходные устройства сильноточных систем, работающих в наносекундном диапазоне.