《針對磁化電漿中高頻波物理的保能量數值模擬研究》是依託中國科學技術大學，由張瑞麗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：針對磁化電漿中高頻波物理的保能量數值模擬研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張瑞麗
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高頻波加熱是對磁約束裝置進行輔助加熱的主要方式之一。但高頻波與磁化電漿相互作用的物理機制尚不十分明確，因此發展一套具有高度精確性、長期守恆性的數值模擬方法，對進一步全面認知這些物理機制具有重要的理論和實踐意義。為完整、準確地再現電漿複雜動力學行為，保證模擬結果的能量守恆性，需要針對高頻波與電漿相互作用過程中的不同物理問題，構造相應的保能量數值算法。本項目計畫發展並套用具有長期保能量性質的算法模擬磁化電漿物理問題，以提高EAST等磁約束聚變裝置的約束水平。項目計畫的研究內容包括發展並實現保能量的迴旋動理學算法、完成針對Vlasov-Maxwell方程的保能量數值模擬，並改進現有的程式以實現具有更高準確性和長時間能量守恆性的集成PIC模擬。
結題摘要
本項目主要完成的研究內容包括：針對粒子導心繫統構造了具有嚴格保能量的二階數值算法、發展了針對Vlasov-Maxwell方程的低階保能量數值格式及高階保非正則辛算法，其中保非正則辛算法不僅能嚴格保持非正則辛結構守恆，還能保持局域能量的守恆性。並且改進現有的程式實現了具有更高準確性和長時間能量守恆性的集成PIC模擬。基於這些具有高度準確性和長期守恆性的保結構算法，我們可以準確模擬射頻波與電漿相互作用的物理問題，並深入、高效地指導針對真實托卡馬克幾何位形下射頻波物理的實驗研究。為磁化電漿的模擬和研究、實現受控熱核聚變提供可靠的依據，可以進一步提高EAST、ITER、CFETR等聚變裝置的約束水平，服務於實現磁約束聚變能源的目標。
