بررسی و شبیه سازی روش های تبدیل مد در تولید امواج برنشتاین الکترونی برای گرمایش پلاسمای همجوشی
پایان نامه
- وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده فیزیک
- نویسنده محمد علی عسگریان
- استاد راهنما اکبر پروازیان ظفر الله کلانتری بهروز میرزا
- تعداد صفحات: ۱۵ صفحه ی اول
- سال انتشار 1393
چکیده
اثرات غیرخطی مشاهده شده در پلاسماهای ناهمگن با استفاده از روش های متفاوت شبیه سازی شده است. از روش محاسباتی ذره در جعبه (pic) برای شبیه سازی فرآیندهای تبدیل مدهای الکترومغناطیسی مورد استفاده در گرمایش تجهیزات تولید انرژی همجوشی استفاده شده است. در ابتدا هدف این تز، شبیه سازی این فرآیندهای تبدیل مد با استفاده از روش حل دستگاه معادلات ولاسوف-ماکسول بود که با بروز مشکلات در پردازش موازی و ایجاد سطوح ساطع کننده امواج، در ادامه روش ذره در جعبه مورد استفاده قرار گرفت. با این حال، حل دستگاه معادلات ولاسوف-ماکسول برای شبیه سازی اثرات الکتروستاتیکی و الکترومغناطیسی در پلاسمای دارای مشخصه پلاسماهای فضایی استفاده شده است. روش حل دستگاه معادلات ولاسوف-ماکسول روشی است که در آن برای بررسی حرکت ذرات، از تابع توزیع ذرات استفاده می شود. معادله ولاسوف با دستگاه معادلات ماکسول جفت شده و تحول زمانی آنها محاسبه می شود. با تبدیل فوریه تابع توزیع موجود در معادله ولاسوف در فضای سرعت و حذف بلندترین مولفه فوریه از طریق شرایط مرزی جذب کننده، اثر بازگشتی را می توان به شدت کاهش داد. توابع توزیع ذرات و میدان های الکتریکی و مغناطیسی، بر روی شبکه ای متعامد متشکل از سلول های هم اندازه در فضای مکان و وارون سرعت، گسسته شده و تحول زمانی آنها با استفاده از روش رونگه-کوتای مرتبه چهارم، ارزیابی می شود. به روش حل دستگاه ولاسوف-ماکسول، یک سری از اثرات الکتروستاتیکی شبیه سازی شده است. در ابتدا امواج الکتروستاتیکی برنشتاین الکترونی در یک فضای دوبعدی شبیه سازی شده است. سپس پارادوکس معروف برنشتاین-لاندائو در مورد انتشار و میرایی امواج الکتروستاتیک در پلاسمای مغناطیده و نامغناطیده بررسی شده است و در نهایت مدهای نامیرای برنشتاین-گرین-کروسکال (bgk) ناشی از تحول غیرخطی موج الکتروستاتیکی لانگمیر نشان داده شده اند. همچنین با استفاده از این روش، موج الکترومغناطیسی مد x در پلاسمای مغناطیده با مشخصه پلاسمای فضایی شبیه سازی شده است. در روش ذره در جعبه، ذرات در فضای پیوسته مکان و سرعت و میدان ها در فضای گسسته مکان تعریف می شوند. مقادیر مربوط به ذرات و میدان ها به صورت پی در پی در زمان های مختلف به دست می آیند و این روند از شرایط اولیه آغاز می شود. برای به دست آوردن این مقادیر معادل? حرکت لورنتس نسبیتی برای به دست آوردن مکان و سرعت ذرات همراه با دستگاه معادلات ماکسول برای میدان ها حل می شوند. تبدیل مد دوگانه امواج عادی-غیرعادی-برنشتاین (o-x-b)، با استفاده از کد ذره در جعبه xoopic در استرلیتور tj-ii برای حالتی که بسامد موج ورودی 28 ghz می باشد، بررسی و شبیه سازی شده است. برای فراهم کردن شرایط tj-ii ، نمایه غیریکنواخت چگالی و میدان مغناطیسی به طور کامل مدل سازی شده است. اولین گام تبدیل مد دوگانه که تبدیل مد o-x است، قابل مشاهده است. با بررسی مولفه های موج تزریق شده به داخل tj-ii و موج بازتابیده از لایه uhr، به راحتی می توان موج مد o و موج مد x را شناسایی کرد. در ادامه با بررسی توان الکتریکی تزریقی و بازتابیده موج مد o ، بازده تبدیل مد o-x برای حالت خاصی که درآن زاویه بین راستای تزریق و میدان حلقوی استلریتور 47 درجه است به دست آمده است. مقدار به دست آمده 63% است که با موارد حاصل از شبیه سازی به روش های دیگر محاسباتی و تجربه سازگار است. تبدیل مد مستقیم x-b نیز با استفاده از xoopic در توکامک کروی nstx برای حالتی که در آن دامنه موج ورودی ?10?^5 v/m و بسامد موج ورودی 15 ghz می باشد، بررسی و شبیه سازی شده است. با چنین دامنه ای از موج ورودی، سیستم در رژیم غیرخطی قرار می گیرد. طول موج و سرعت گروه موج برنشتاین ایجاد شده در این روش از طریق شبیه سازی تعیین شده و با مقادیر به دست آمده از نظریه خطی انتشار امواج، مقایسه شده است. نشان داده شده است که مقادیر به دست آمده از شبیه سازی در حدود 10 الی 15% از مقادیر نظری بیشتر هستند. این تفاوت می تواند از اثرات غیرخطی ناشی شده باشد.
منابع مشابه
گرم کردن پلاسما با امواج برنشتاین الکترونی از طریق واگردانی امواج عادی و فراعادی درلایه UHR
Magnetically confined plasma can be heated with high power microwave sources. In spherical torus the electron plasma frequency exeeds the electron cyclotron frequency (EC) and, as a consequence, electromagnetic waves at fundamental and low harmonic EC cannot propagate within the plasma. In contrast, electron Bernstein waves (EBWs) readily propagate in spherical torus plasma and are absorbed str...
متن کاملبررسی تابع توزیع ذرات در پلاسمای همجوشی و میرایی امواج برنشتاین در nstx
در بحث راکتور های گداخت مبحث اصلی فراهم کردن شرایط همجوشی است. این شرایط تنها از طریق افزایش چگالی و دما که نهایتا منجر به افزایش آهنگ برخورد دوتریم – تریتیم می شود ، حاصل می گردد. درراکتورهای بزرگ نظیر جت و ایتر مسئله انرژی دهی به پلاسما از طریق تزریق سوخت، چگالش پلاسما از طریق میدان مغناطیسی فوق العاده بالا (در حدود 30 تسلا) والقای جریان خارجی صورت می پذیرد. درسال 1999 در آزمایشگاه فیزیک پلاس...
شبیه سازی عددی امواج و مد ناشی از توفان گنو در خلیج چابهار
The Gonu tropical cyclone is the strongest storm in the Arabian Sea in which has cause damage in the Iranian south coastlines. The aim of the current paper is to numerically simulate the wave’s characteristics as well as the storm surge during the Gonu event by employing the SWAN wave model and the GETM hydrodynamic model. The simulation duration is one month i.e. from15 May to 15 June 2007. Th...
متن کاملبررسی گرمایش الکترونی در برهم کنش های لیزر - پلاسما
در این مقاله عبور پالس لیزر از یک محیط پلاسمای همجوشی با استفاده از روش ذره در جعبه شبیه سازی شده است. همچنین پراکندگی رامان تحریکی و گرمایش الکترون های محیط توسط این پراکندگی مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه با اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی بر محیط پلاسما، تولید امواج سوت کش الکترومغناطیسی و نقش آنها در گرمایش الکترون های محیط در جهت عمود بر میدان مغناطیسی خارجی را مشاهده نمودیم. در پراک...
متن کاملگرم کردن پلاسما با امواج برنشتاین الکترونی از طریق واگردانی امواج عادی و فراعادی درلایه uhr
یکی از راههای گرم کردن پلاسمای محصور شده به روش مغناطیسی, تابانیدن امواج رادیویی در بازه میکروموج به داخل پلاسما با فرکانسی برابر فرکانس پلاسما (ωrf=ωp) است. امروزه گرم کردن پلاسمای همجوشی با چگالی بالا از طریق تشدید سیکلوترونی الکترون (ecrh) توسط امواج برنشتاین الکترونی (ebws) مورد توجه قرار گرفته است. کاربرد امواج الکترومغناطیسی عادی (o-mode) و فراعادی (x-mode) در این زمینه به ωp≤ωc محدود می...
متن کاملشبیه سازی خط تولید میلگرد و تعیین تعداد جواب های غیرمسلط برای جرثقیل های خط تولید
در این تحقیق تلاش شده است تا خط تولید میلگرد بااستفاده از رویکرد شبیه سازی گسسته مدلسازی و تعدادجرثقیل های مورد نیاز با توجه به سرعت خط، نرخ خرابی هریک از ماشین آلات، فضای مورد نیاز و عواملی از این دستدر طی زمان محاسبه گردد. برای دستیابی به این هدف ابتدا فرآیند تولید شناسایی و مدل منطقی با استفاده ازنرم افزارED جهت شبیه سازی فرآیند مدل مذکور تدوین گردید. داده های مربوط به هرموجودیت با استفاده ا...
متن کاملمنابع من
با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید
ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده{@ msg_add @}
نوع سند: پایان نامه
وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده فیزیک
میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com
copyright © 2015-2023