Blob理论研究和数值分析

The phenomenon of blob is an important nonlinear process in a magnetic fusion device, which affects both the confinement of the device and the safety of the device. Internationally, it is investigated extensively. However, there is nobody to study tbe blob phenomenon in theoretically and numerically in our nation. We plan to study blob physics deeply such as blob generation, propogation in SOL, and peeling off from the main plasmas including dynamical behaviors of anisotropic density Blob, thermal Blob,and Blob with a high ratio of thermal pressure to magnetic pressure. At the same time, a 2-dimensional MHD code will be built by adopting CIP algorithm improved by ourself to simulate the whole blob dynamical proccess,and the experimental data of HL-2A device will be analyzed by the code. It is expected to obtain the physical image of the blob phenomenon in a tokamak, and to know clearly the physical behavors of tokamak edge plasmas by completing the project, and then to find a way to control Blobs.

Blob现象是磁聚变装置中的一个重要的非线性物理过程，它不仅影响装置约束性能，更可能危及装置安全，在国际上正得到广泛研究。但在国内，尤其在Blob理论与数值研究方面几乎还是空白。本项目拟在Blob产生机理、远刮离区传播以及Blob如何脱离主等离子体等诸多方面对Blob物理展开深入研究，包括各向异性密度Blob的动力学行为、高温Blob的动力学行为以及高等离子体比压下Blob的动力学行为等。同时拟利用我们改进的CIP数值方法开发一个能够模拟整个Blob演化过程的2维磁流体数值程序，模拟托卡马克等离子体中Blob的动力学行为并期望能够对比分析HL-2A装置中的Blob实验数据。通过本项目的研究，得到托卡马克中Blob过程发生的物理图象并找到控制Blob的方法，更深入地认识托卡马克边缘等离子体物理行为。

Blob现象是磁聚变装置中的一个重要的非线性物理过程，它不仅影响装置约束性能，更可能危及装置安全，在国际上正得到广泛研究。但在国内，尤其在Blob理论与数值研究方面几乎还是空白。本课题在Blob产生机理、远刮离区传播以及Blob如何脱离主等离子体等诸多方面对Blob物理展开了深入研究，同时利用改进的CIP数值方法开发了一个能够模拟整个Blob演化过程的2维磁流体数值程序，模拟托卡马克等离子体中Blob的动力学行。另外，为了理解Blob微观机制，我们完成了托卡马克热沙堆理论模型以及旋转对磁流体不稳定性影响的研究，首次结合自组织临界理论探索了托卡马克间歇性输运、非局域输运问题。迄今为止，课题已发表研究论文9篇，其中SCI收录论文5篇，培养研究生2名。