Novosibirsk, Russia, May, 30 – June, 4, 2011

International Conference
"Modern Problems of Applied Mathematics and Mechanics: Theory, Experiment and Applications", devoted to the 90th anniversary of professor Nikolai N. Yanenko

Ефимова А.А.  

Использование метода частиц-в-ячейках для численного моделирования нагрева плазмы релятивистским электронным пучком

     Работа посвящена исследованию теплопроводности плазмы, нагреваемой релятивистским электронным пучком (РЭП), и направлена на развитие открытых магнитных систем для удержания плазмы, одного из подходов к решению термоядерной проблемы. При численном моделировании начальные параметры выбирались близкими к условиям экспериментов, проводимых на установке ГОЛ-3 (ИЯФ СО РАН), которая представляет собой многопробочную термоядерную ловушку открытого типа.
     Одним из важных достижений последних лет в физике открытых ловушек стало обнаружение подавления продольной электронной теплопроводности на торцы в процессе инжекции РЭП. Возникает так называемая аномальная теплопроводность, которая в 100-1000 раз меньше по сравнению с классическими расчетами. Для объяснения абсолютной величины получаемой в эксперименте электронной температуры, динамики нагрева и распределения температуры по длине установки проводилось численное моделирование. Рассматривалось приближение бесстолкновительной плазмы, которая описывается системой уравнений Власова-Максвелла. Для моделирования бесстолкновительной плазмы использовался метод частиц-в-ячейках (PIC-метод).
     Новизна работы заключается в моделировании температуры с помощью метода частиц-в-ячейках. Трудность задачи состоит в том, что отдельные модельные частицы объединяют множество реальных частиц, поэтому возникает проблема интерпретации дисперсии функции распределения частиц по скоростям в качестве температуры.
     На данном этапе работы над задачей создан алгоритм и программа, позволяющая моделировать эффекты теплопроводности в плазме, в том числе аномальную теплопроводность, возникающую на установке ГОЛ-3. Для решения этой задачи требуется большое количество частиц в ячейке и мелкий шаг пространственной сетки, поэтому представляется разумным для ее решения использовать СуперЭВМ.

Abstracts file: efimova_thesis.doc
Full text file: efimova1.pdf


To reports list
© 1996-2019, Institute of computational technologies of SB RAS, Novosibirsk