EAST装置H模时的电子热输运系数

研究了在先进实验超导托卡马克(EAST)上,由低杂波(LHW)和离子循环射频(ICRF)加热实现高约束模式(H模)放电的等离子体中的电子热输运情况。通过计算得出,H模相比于L模(低约束模式)电子热输运系数显著下降,特别是在等离子体边缘地区。在典型炮号(33068#、38300#、40823#)中,归一化温度梯度特征长度(R/L_(Te))的阈值应该是3~11。这三炮的约束时间与电子热输运系数相关,当电子热输运系数越大时,约束时间越小。     

电子回旋共振等离子体特性的数值模拟

以电子作为流体，离子作为粒子这一混合模型，研究了电子回旋共振等离子体微波放电的热现象及离子沿偏离轴向磁力线的输运。结果表明气压对ＥＣＲ等离子体影响很大。     

电子回旋共振加热期间的电子热输运和约束

采用ONETWO软件对在HL-2A托卡马克上电子回旋共振加热的实验进行分析,研究了ECRH加热期间的电子热输运和约束行为.ECRH引起了等离子体的共振区域电子温度上升,电子热输运系数变大.同时共振区域能量的增加使能量约束变坏,约束模式由一般模式(O模)转变为低约束模式(L模),能量约束时间下降.这些结果将对HL-2A中进一步提高安全运行和电子热输运的研究提供参考.     

电子回旋共振等离子体特性的数值模拟

以电子作为流体、离子作为粒子这一混合模型，研究了电子回旋共振（ＥＣＲ）等离子体微波放电的热现象及离子沿偏离轴向磁力线的输运．结果表明气压对ＥＣＲ等离子体影响很大     

调制托卡马克等离子体电流对H模式行为和径向电场的影响

HT-6M托卡马克装置边界湍流加热时观察到了欧姆相约束的改进,实验中,从低约束模式(L模)向高约束模式(H模)突然转换时的径向电场E的特性和空间结构进行了研究,实验发现,更负的径向电场E是在电流脉冲后0．2ms形成的．同时形成了输运垒．输运垒的特征为：电子温度和电子密度分布的陡化,极向旋转速度和环向旋转速度增加的区域正好位于E,位井中,径向电场E,位井从最外层闭合磁面(LCFS)向内移动．E,位井的位置和深度是与所感应的脉冲电流与欧姆电流的比值有关．在一次放电过程中,L-H转换被多个电流脉冲反复触发．     

托卡马克装置EAST中快离子反常扩散对热输运的影响

研究了EAST装置中性束注入加热等离子体时的快离子扩散行为,并研究了其对等离子体有效热输运系数的影响。通过利用输运代码(TRANSP)程序以及蒙特卡洛代码(NUBEAM)模块对等离子体放电进行模拟,发现当安全因子的最小值qmin接近于2的时候,快离子的扩散是反常的;当qmin约等于1时,快离子扩散符合新经典理论。此外发现当快离子反常扩散时会导致中性束注入(NBI)的加热效率降低,并且等离子体储能以及总加热功率也会发生明显下降,且快离子扩散和电子温度会对等离子体有效热输运系数产生相反影响。该研究结果有助于理解EAST装置在有NBI情况时的快离子反常输运并为实验提供指导。     

托卡马克中电子温度分布函数的研究

应用粒子输运模型来研究粒子温度扰动分布情况,得到了温度扰动分布函数与热传导率以及阻尼因子的关系,计算表明,在均匀介质系统下,其温度扰动分布函数伴随热传导率以及阻尼因子的增大在减小.电子输运由中心位置向等离子体边缘靠近时,温度扰动分布函数在逐渐减小.     

托卡马克中电子温度扰动分布的研究

应用粒子输运模型来研究粒子温度扰动分布情况,得到了温度扰动分布函数与热传导率以及阻尼因子的关系,计算表明,在均匀介质系统下,其温度扰动分布函数伴随热传导率以及阻尼因子的增大在减小.电子输运由中心位置向等离子体边缘靠近时,温度扰动分布函数在逐渐减小.     

EAST托卡马克实验中的L模和H模电子尺度湍流的特征

湍流是托卡马克等离子体反常输运的原因,可能对低约束模式(L-mode)和高约束模式(H-mode)的输运产生重要影响.通过集体汤姆逊散射诊断系统研究EAST(experimental advanced superconducting Tokamak)托卡马克实验中的L模和H模电子尺度湍流的特征.结果表明：第75286号炮放电中的H模的粒子输运得到很大改善而热输运改善不大;等离子体由L模进入H模后,梯度区湍流强度的下降比芯区湍流强度的下降更明显,不同空间区域的湍流强度变化存在差异;H模粒子输运和热输运的差异可能是TEM和ETG波数范围湍流的光谱差异导致的.     

大气压氩气微波等离子体参数的光谱诊断

为了深入了解大气压下氩气微波等离子射流内部电子的状态,利用发射光谱法对大气压下氩气微波等离子体进行了诊断.以玻尔兹曼斜率法对等离子体中电子激发温度进行测算,以斯塔克展宽计算电子密度.研究了等离子体射流方向上不同区域电子激发温度和电子密度的分布规律及微波功率对电子激发温度和电子密度的影响.结果表明,在本实验条件下等离子体射流电子激发温度为4 000～6 000 K,电子数量密度为(2.4～2.8)×1018 cm-3,电子激发温度和电子密度的最大值均出现在距波导管底边20 mm处,并以此处为中心,分别向上下2个方向呈现不完全对称的递减分布,微波功率增加影响等离子体电子密度和电子温度的交替上升.     

高温气体动力学物理学家和工程师的入门书

本书从量子力学和统计力学的基本原理出发，介绍如何得到热物理性质，然后全面论述各个专题：多种温度气体的热物理和输运性质、计算辐射传递的新方法、不同质点之间的碰撞、等离子体中的电子发射和相关的特征技术等。有些专题在其他的书中很少论及。     

非均匀长圆柱超导体的热应力分析

用解析法研究了非均匀长圆柱超导体在冷却过程中,随着时间及位置变化的温度场以及热应力应变的分布.其中,假定杨氏模量呈现出与坐标和温度相关的指数形式变化.利用贝塞尔方程解析求解了热传导方程,得到了温度场的分布.结果表明:计算结果与实验结果相符,温度场在很短的时间内达到稳定,并最终趋于液氮温度,而剧烈变化的温度会导致较大的热应力.结果表明,径向应力先增大后减小,直至趋于热平衡状态;环向应力则表现为靠近中心处应力为拉应力,反之靠近边界处为压应力.     

辐射在填充介质管中输运的理论

利用二维辐射输运程序研究了辐射在填充CH和CH掺铜泡沫介质金管中的传输问题, 分析了辐射在光学厚度较薄介质中的传输特征及管壁的影响. 在神光-II的辐射源条件下, 理论分析发现长300 mm密度为50 mg/cm³ CH泡沫柱辐射加热区域的平均光学厚度小于1. 不同能量的光子群加热等离子体的位置是不同的, 使得热波波阵面没有非线性热传导波温度梯度很陡的特征, 电子温度分布有一前伸的“舌头”, 而输运介质的再发射对传输的影响不大. 利用CH泡沫中掺原子比2％的Cu作为输运介质可使光学厚度提高到大于1 的水平. 还给出了神光-II实验模型的数值模拟结果, 理论与实验符合得很好.     

难变形金属薄带温轧卷取加热温度计算

设计开发了两侧配备热卷取箱的温轧机组,用于难加工金属薄带成卷轧制生产.采用二维圆柱坐标系,考虑沿带卷的径向和轴向传热,建立薄带卷取温度计算模型.在计算径向导热系数时将带卷沿径向分为薄带层、氧化层和间隙层.利用有限差分法,建立轴向和径向的显式差分方程和隐式差分方程,并采用交替方向隐式法进行求解.边界传热系数以辐射换热为主,并通过引入修正系数来考虑其他因素的影响.进行薄带卷取加热测温实验,回归实测温度与加热时间的关系函数,利用实测温度对传热修正系数进行优化,计算温度和实测温度偏差控制在±2℃以内.     

径向温度和压强分布对螺旋波等离子体能量分布和场型的影响

针对射频波加热等离子体的稳态过程,考虑等离子体径向密度呈抛物线分布和高斯分布,分析讨论了径向压强和温度分布对两种密度分布的螺旋波等离子体内功率沉积以及电场和电流密度的分布影响.考虑正梯度、负梯度和零梯度三种梯度模型.通过研究表明:正温度梯度更有利于等离子体中心处的功率的吸收;正压强梯度增大了等离子体边缘处感应电场,减小了中心处电流密度,并减弱了边缘处功率沉积,波能量耦合深度加深,更有利于中心处功率的耦合吸收;等离子体径向密度为高斯分布时,等离子体边缘处电场强度较高,电流密度较小,射频波在边缘处沉积能量较少且变化不大,进而造成波能量的耦合深度大大增加;等离子体径向密度为抛物线分布时,等离子体中心处和边缘处功率沉积较大,其中边缘处附近功率沉积尤为突出且明显高于高斯分布时的.三种温度和压强分布对两种密度结构的等离子体中电场强度与电流密度分布与变化趋势影响基本相似,由此证明m=1模式的稳定性.     

Pd纳米粒子点阵的电子输运特征及其与纳米粒子覆盖率的关系

研究了Pd纳米粒子点阵在不同温度下的电子输运特性.对于覆盖率达到渗流阈值附近的纳米粒子薄膜,其电导具有显著的量子输运的特征.随着温度的降低,I-V特征曲线表现出越来越明显的非线性,满足Middleton-Wingreen(MW)模型所描述的标度律.处于量子传导态的Pd纳米粒子阵列在低温下以变程跳跃(VRH)为主要输运方式,而在高温下则是以热激活隧穿为主要输运形式.     

超高速碰撞产生等离子体的电子温度诊断

研究相近碰撞速度、不同入射角度超高速碰撞产生的瞬态等离子体的电子温度随时间的变化规律.设计了瞬态等离子体诊断的扫描Langmuir探针诊断系统.通过二级轻气炮加载LY12球形铝弹丸,采用设计的扫描Langmuir探针诊断系统分别进行了入射角度(与靶板水平面的夹角)为45°,60°和90°条件下碰撞LY12铝靶产生等离子体的实验诊断.对实验得到的有效数据进行了每1/2个周期的读取和处理,获得了在整个物理过程中给定探针位置处等离子体的电子温度与碰撞角度的关系.     

(ITO)_x(SiO2)_(1-x)纳米颗粒薄膜的电输运性质

为了理解三维纳米颗粒薄膜体系中电子的跳跃传导行为,采用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了一系列不同Sn:In_2O_3(ITO)体积分数的三维(ITO)_x(SiO_2)_(1-x)纳米颗粒薄膜样品,对绝缘性样品在2~300,K温度范围内电导率与温度的关系进行了系统研究.在低温区(120,K),电导率与温度遵从lnσ■T~(-1/2)的关系,体系的电子输运机制符合Abeles等提出的跳跃传导模型,电子的输运以颗粒间的跳跃为主,颗粒库仑充电能主导着颗粒间电子的输运过程.而在高温区,体系的电子输运机制符合热涨落诱导的隧穿导电模型,热涨落电势主导着颗粒间电子的输运过程.     

氮气直流辉光放电阴极鞘层区电子行为的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗模拟对氮气直流辉光放电等电子体阴极鞘层区内电子的输运过程进行了研究,计算了阴极鞘层中电子的能量及角分布的空间变化.模拟讨论了电子密度和电子平均能量在鞘层的轴向分布规律.结果表明:在鞘层电子主要以高能束的形式朝前散射,电子在输运过程中表现出的这一特征依赖于放电条件,电子碰撞电离和离解电离产生的次电子在鞘层边界附近迅速倍增.模拟结果为分子气体辉光放电等离子体过程的机理的认识提供了参考依据.     

水化热对冻土地区桩基热影响分析

针对冻土区灌注桩基础施工会给冻土引进一定的热量,破坏冻土的稳定冻结状态问题,研究水化热对桩基沿径向温度变化规律及影响桩周冻土温度场的时间。基于桩和冻土的三维非稳态温度场控制方程,并考虑边界条件和冻融相变过程,建立了桩基非稳态温度场控制方程。对桩周温度场的热影响分析表明,浇筑混凝土后水化热在第5 d达到最大,水化热对桩长范围内桩侧土体径向温度变化的影响程度大于桩底面以下土体径向受水化热影响程度,水化热对桩周围土体有较大的影响而且时间长。得出的一些结论可为冻土区桩基设计施工提供参考。