第四章，等离子体约束和输运 引言 实验结果 L-H 转换物理 能量约束定标律 粒子输运 动量约束

L-H转换物理　输运垒的特征 宽度 0.5-3cm ，离子极向回旋半径量级 密度梯度增加，温度梯度增加 大的径向电场，一般为负值 离子极向旋转速度增加 湍流得到抑制　密度涨落和磁涨落幅度降低　涨落量间位相差变化　径向相关长度降低

JFT-2M上 L － H转换前后边界区参数分布

极向旋转速度，径向电场，离子温度，等离子体电位

径向电场的作用 在欧姆加热或Ｌ模中发现， Er 驱动 Er×B 剪

切流，使湍流去相关 L-H 转换中对变化的驱动项的时序

径向力平衡方程

转换前 转换开始后

转换后期

Er×B 是抑制湍流的主要原因．剪切流会驱动 Kelvin-holmholtz 不稳定性，但磁剪切会予以抑制

边缘区剪切流的解耦作用

湍流扩散系数 D≈ △ Ｔ2/τ c

CT-6B 装置上的 Hα 线测量结果等效热导～ 104cm2/s

cr

L

H

Eba ||

1

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~

22

22

涨落幅度降低和电场剪切关系（理论）

径向电场和湍流输运的相关

Reynold strees（雷诺协强）的稳定作用　 P.H.Diamond, et.al. Phys.Fluids B3(1991) 1626

湍流造成的电子、离子流可驱动径向电流

径向电流可导致极向旋转，其平均极向流

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Reynold strees

可从等离子体电位

　测量V~

反剪切位形的 L-H转换机制反剪切位形的形成：放电初期快速加热

　　　　　　　　　离轴电流驱动技术

可能的转换机制：

负磁剪切抑制高 n 模

抑制锯齿振荡

▽ ＰＶＴ

E’r 抑制湍流

L-H 转换

径向电场涨落 m=n=0 短的径向相关 有限径向模数， kθk∥=0 两种类型

新的 L-H转换物理机制：层状（ Zonal ）流

Zonal流和漂移波的关系

Zonal 流的随机解耦

Zonal流的数值模拟

Zonal流的数值模拟（续）

Zonal流的实验观测

CHS上用双 HIB探针得到的稳态 zonal流

Zonal 流的时空结构（从相关函数） 空间相关（不同时间）

H-1heliac的实验结果

Blob现象：直线装置 PISCES 和 Tore-Supra 实验结果比较 Phys.Rev.Lett.87(2001)965001

2/32

3

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xx

xxskewness

22

4

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xx

xxkurtosisflatness

PDF 分析：斜度， Gauss 分布＝０　　峰度， Gauss 分布＝３

Blob:删削区涨落非线性耦合产生的相干结构结构沿磁力线伸长，截面近园形

密度温度较周围高

曲率漂移产生极化， E×B 力向外运动，形成阵发型非扩散粒子损失

Ｌ模的损失幅度远大于Ｈ模

数值模拟研究 Blob 稳定性

DIIID上的阵发现象和 blobPhys.Plasmas 8(2001)4826

束发射光谱得到的密度分布，高密度区域尺度为 2cm ，极向径向速度分别为 5km/s,1.5km/s ．

几种测量信号的相关

Ｌ模和Ｈ模粒子流幅度

边缘台基 (pedestal)作用

DIIID 能量约束增大因子和台基压强 (kPa) 的定标

ASDAX上总储热能和边缘电子压强梯度关系

L-H转换阈值功率定标初期结果：阈值

D2 < H2

<

∝ ne,BT

适当的壁和偏滤器条件更精细的定标律