《雙流體模型中的磁旋轉不穩定性》是依託中國科學技術大學，由任海駿擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：雙流體模型中的磁旋轉不穩定性
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：任海駿
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
磁旋轉不穩定性是電漿，尤其是天體電漿中一種基礎現象，是驅動吸積盤大規模角動量輸運和電漿湍流的關鍵因素，在諸多天體物理環境中有重要套用。本項目從電漿雙流體模型出發，研究磁化電漿中離子與電子迴旋效應對磁旋轉不穩定性色散關係、臨界條件以及增長率的影響；探索電漿中離子成分和電子成分具有不同旋轉角速度情況下磁旋轉不穩定性的新屬性；考察運動塵埃顆粒以及塵埃充放電效應、中性粒子與電漿的碰撞效應對磁旋轉不穩定性的影響，以期獲得雙流體模型中磁旋轉不穩定性色散關係與增長率的解析表達式，分析不穩定性判據，深入探討這種磁流體不穩定性的增長機制和演化原理。
結題摘要
從多流體模型出發研究弱電離電漿中，大量存在的中性粒子與電漿之間的碰撞行為對磁旋轉不穩定性的影響。忽略平衡電流及磁場的空間非均勻性，並忽略未擾動狀態下的碰撞效應，考慮中性粒子與電子、離子之間的相互碰撞，推導出了局域磁旋轉不穩定性（MRI）色散關係的解析表達式。研究發現：碰撞對不穩定性判據有重要影響；低頻情況下，多流體模型下得到的結果與經典磁流體力學模型下的結果相吻合；高頻模式下，研究發現角速度徑向增大或者減小都可以激發不穩定性。 依然利用多流體模型，假定塵埃顆粒具有與電子、離子同樣的旋轉角頻率，避免零階電流的出現，推導了塵埃電漿中MRI的色散關係，分析表明：當旋轉角頻率遠小於塵埃迴旋頻率時，色散關係退化成二階方程，可以解析推導出不穩定性判據和增長率的表達式，從中能夠清晰直觀地觀察出塵埃顆粒、阿爾分頻率對MRI的作用。塵埃顆粒顯示出了退穩作用：當阿爾分頻率足夠大時，擾動是穩定的，然而隨著塵埃顆粒成分的增大，不穩定性會被激發出來。而當角頻率遠大於塵埃迴旋頻率但遠小於離子迴旋頻率的區域屬於經典的MHD模範圍，在此範圍內，我們得到了簡化的色散關係，並詳細比較了它與直接從MHD模型出發得到的結果，二者之間存在顯著差異。我們還研究了熱壓/磁壓比對環向轉動托卡馬克電漿中測地聲模的影響，發現熱壓/磁壓比會降低測地聲模的頻率；考察了測地聲模的磁場擾動，理論預算與實驗觀測結果吻合得很好；利用雙絕熱模型分析了各向異性對測地聲模的影響，理論結果與實驗觀測一致；利用導心近似下的自洽分布，考察了迴旋動理學框架下各向異性對測地聲模的影響，發現低頻帶狀流在垂直壓強/平行壓強比較大的情況下不能被激發；探索了高能通行粒子拋射角與初始能量對測地聲模的共振激發以及不穩定性的影響。總的來說，按時按質完成了本項目的大部分研究內容，總共在國際期刊上發表論文 8 篇。
