ДВУХЖИДКОСТНОЕ КВАЗИРАВНОВЕСИЕ ДЛЯ АНАЛИЗА ТУРБУЛЕНТНОСТИ И АНОМАЛЬНОГО ПЕРЕНОСА В БЕССТОЛКНОВИТЕЛЬНОЙ ПЛАЗМЕ С ТЕЧЕНИЯМИ
МГТУ им. , Москва, Россия, e-mail: *****@***bmstu. ru
Необходимость расчета равновесия плазменных конфигураций с течениями возникает при анализе микронеустойчивостей и режимов удержания высокотемпературной плазмы в магнитном поле. Решая задачи о неустойчивостях, турбулентности, улучшенном удержании, формировании транспортных барьеров и др. необходимо знать статическое электрическое поле в плазме, а также скорости течения как ионов, так и электронов. Определить указанные параметры можно в рамках двухжидкостной магнитной гидродинамики (МГД), т. е. рассматривать уравнения динамики (или равновесия) каждой компоненты плазмы отдельно. Часто электрическое поле определяется из уравнения равновесия ионов, что возможно сделать, если скорости течения ионов известны (например, из эксперимента).
Штейнхауэром была предложена модель двухжидкостного равновесия [1], рассматривающая уравнения динамики течений ионов и электронов (термодинамически равновесных), а также термодинамические функции и параметры (энтальпия, энтропия и др.). В рамках такого подхода возможно получить общее решение, описывающее некоторое семейство равновесных конфигураций. При рассмотрении состояния с минимальной энергии для нахождения однозначного решения в модели Штейнхауэра необходимо задать константы (по две для ионов и электронов), которые определяют энтальпию и так называемые поверхностные функции ионов и электронов [2]. Применение термодинамических методов в неравновесной плазме обсуждается в обзоре Т. Фаулера [3].
В настоящей работе предлагается систему двухжидкостной МГД замкнуть уравнениями аномального бесстолкновительного переноса, пренебрегая бесстолкновитель-ными потоками в уравнениях динамики (равновесия) течений. Аномальный перенос поперек силовых линий магнитного поля рассматривается как результат взаимодействия частиц плазмы с электромагнитными (или электростатическими) флуктуациями, что позволяет рассчитать коэффициенты переноса [4, 5].
Термин «квазиравновесие» подчеркивает, что представленная модель включает элемент термодинамической неравновесности, связанной с бесстолкновительными турбулентными потоками, уносящими из плазмы частицы, энергию и импульс.
Литература
[1]. Steinhauer L. C. Formalism for multi-fluid equilibria with flow // Phys. Plasmas. 1999. V. 6. P. 2734.
[2]. Steinhauer L. C. Equilibrium equations for a flowing plasma in 1D cylinder, 2003.
[3]. Термодинамика неустойчивой плазмы. В кн. Успехи физики плазмы. Физика высокотемпературной плазмы / ред. А. Саймон и У. Томпсон. М: Мир, 1972. С. 77.
[4]. , Чирков закономерностей рассеяния частиц плазмы на нестационарных флуктуациях // ЖТФ. 2004. Т. 74, Вып. 4. С. 18.
[5]. Chirkov A. Yu., Khvesyuk V. I. Particle scattering on drift wave fluctuations and anomalous transport in magnetized plasma // 30th EPS Conf. ECA. 2003. V. 27B. Paper P-4.23.
