基於絕對統計平衡的電漿湍流研究

《基於絕對統計平衡的電漿湍流研究》是依託中國科學技術大學，由楊維紘擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於絕對統計平衡的電漿湍流研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊維紘
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

在電漿迴旋動理學和磁流體理論的框架下，把我們在中性流體中研究湍流的一些實用方法（湍流部分熱化與間歇性、湍流能譜的瓶頸現象等）引入電漿湍流的研究中。對電漿湍流模型（從流體型模型到動理學模型，包括幾個磁流體模型如Hall MHD，two-fluid MHD以及迴旋動理學）絕對平衡的統計規律進行深入的解析和數值研究，並由此探索研究磁化電漿湍流的一些基本物理現象。開展這一項目的研究，對於深入理解聚變電漿和空間電漿湍流輸運、發電機（dynamo）以及磁重聯等現象都具有重要的意義。

結題摘要

我們在研究該項目時，有了重大的發現：我們找到了不可壓縮霍爾磁流體方程組的一系列的精確解。而前人在計算絕對統計平衡時，由於沒有精確解，只能利用幾個守恆量計算絕對統計平衡，這樣的計算是有問題的，當然也是沒有辦法的事情，而我們利用精確解進行的絕對統計平衡計算的結果應該更可靠。 精確解告訴我們：電漿速度和磁場垂直於波矢的分量是螺旋波，螺旋波的幅度與波數和圓頻率相關，而平行於波矢方向的波動速度和磁場分量是任意常數。且由於電漿的抗磁性，外磁場是無法進入電漿的。但電漿中存在著行波的傳播，沿傳播方向存在磁場，這個磁場是由電漿自身產生的。因此均勻外磁場是否存在，對不可壓縮理想霍爾磁流體的行波解的形式沒有任何影響。 以前的絕對平衡理論認為：沿波傳播方向的磁場是由外磁場提供，是大量且保持不變，因而不需要考慮沿波傳播方向的磁場對絕對統計平衡的貢獻。並且可以證明能量，廣義螺旋度，磁螺旋度在傅立葉螺旋分解下的守恆性。我們的結論是：沿傳播方向的磁場是由電漿自身產生的。不僅不是大量，而且與螺旋波的振幅和頻率有關。於是磁螺旋度不再守恆，而總能量和廣義螺旋度依然守恆。我們首次研究了建立在精確解基礎上，僅有總能量和廣義螺旋度守恆的理想霍爾磁流體的絕對統計平衡。