ДИПЛОМНІ КУРСОВІ РЕФЕРАТИ


ИЦ OSVITA-PLAZA

Реферати статті публікації

Пошук по сайту

 

Пошук по сайту

Головна » Реферати та статті » Фізика » Введення в плазмодінаміку

Конвективные неустойчивости
Одной из универсальных форм движе-
ния сплошных сред является конвекция, обязанная наличию градиента температуры.
Большую роль конвекция играет в атмосфере, в водных объёмах и в ПДС, в которых
градиенты температур обычно особенно велики. В данном пункте мы рассмотрим
сначала критерий устойчивости слоя неравномерно нагретого обычного газа в поле
тяжести, а затем условия устойчивости плазмы с C <С 1 в магнитных полях открытых
ловушек и ловушек с замкнутыми магнитными силовыми линиями.
Условия конвекции газа (рис. 8.1.2). Выделим
на высоте z\ малый объём V\ и обозначим дав-
ление и плотность в нем через р\ и р\ и пред-
положим, что он медленно смещается вверх на
расстояние 5z и приобретает объём V<}. Давление
и плотность окружающего газа на этой высоте
обозначим через р2 и 92- Теперь плотность газа
g / / \/ / / в рассматриваемом объёмчике будет определяться
~ уравнением адиабаты
7 Р% 7 /о 1 7\
9\\ = —9\ • (о.1./)
Pi
Рис. 8.1.2. К выводу условия устой- 3Десь учтено, что в объёме V2 давление равно
чивости по отношению к конвек- внешнему давлению. Если
ции неоднородного нагретого газа
Р\\> 92,
то состояние газа устойчиво, поскольку объёма V^ будет иметь удельный вес больше,
чем окружающий газ. Если же
р\\ < 92,
то V2 будет более легким и "всплытие" будет продолжаться.
8.1. Гидродинамические и плазменные неустойчивости
421
Учитывая, что
Р_
Р7
(8.1.8)
мы видим, что конвекция в среде отсутствует, если энтропия с высотой растёт [13].
Конвекция редкой плазмы в МГД модели при замкнутых магнитных силовых
линиях. Об этой конвекции уже шла речь в разделе 1.7, где она рассматривалась
с помощью дрейфовых уравнений [194, 195]. Здесь же опишем ее гидродинамически
[196].
Рис. 8.1.3. К выводу условия неустойчивости плазменной конфигурации с замкнутыми сило-
выми линиями
На рис. 8.1.3 схематически изображена конфигурация с замкнутыми силовыми
линиями — для определенности поля кольца с током. Выделим произвольную маг-
нитную трубку с редкой плазмой (/3 <С 1). Предполагая, что известен удельный объём
магнитных трубок
' |, (8.1.9)
давление плазмы вдоль силовых линий — постоянное в силу (раздел 2.4). Давление
во всем плазменном объёме можно представить как функцию двух аргументов
= p(U,a)
(8.1.10)
Здесь а — любой параметр, например, азимут, вместе с U фиксирующий магнитную
силовую линию. Если система осесимметрична, то для координации магнитной сило-
вой линии достаточно одного параметра U. Ограничимся этим случаем. Обобщения
на трёхмерных случай очевидно. Считаем, что к периферии ловушки U растёт.
Если теперь предположить, что произошла перестановка между положениями А и
В двух магнитных трубок с одинаковыми магнитными потоками, но разными U, то
масса в каждой из трубок не изменится из-за вмороженности, а изменится давление
в соответствии с уравнением адиабаты
p\U? =pnU^ = const.
Если изменённое давление р\ —>рц будет меньше, чем в равновесной конфигурации
(Р2Б) на месте нового положения трубки, то трубка не будет расширяться дальше,
и конфигурация устойчива.
Этот критерий устойчивости обычно пишется в виде (Б. Б. Кадомцев, [194])
dU
и
(8.1.11)
422 Гл. 8. Неустойчивости и самоорганизация плазмодинамических систем
Отсюда следует, что для устойчивости необходимо, чтобы энтропия конфигурации
росла с увеличением U.
Примеры. 1. Z-пинч. Как уже оговаривалось, полученный критерий (8.1.11)
справедлив только для редкой плазмы. Поэтому он может быть пригоден только для
периферии стационарного диффузного Z-пинча. В этой области
/о 1 ю\
Т)(8.1.12)
Подставляя это выражение в (8.1.11), получим
PoUoo > Лг-2т. (8.1.13)
В частности для одноатомного газа 7 — 5/3 и закон спада на грани устойчивости
ро-г-10/3. (8.1.14)
Таким образом, даже при достаточно крутом спаде давления, Z-пинч может быть
устойчив по отношению к конвекции. Однако с более резкой границей плазма-поле
Z-пинч неустойчив.
Если, используя энергетический метод (см. п. 8.2.1), решить задачу об устойчи-
вости Z-пинча без ограничения на плотность плазмы, то получим критерий устойчи-
вости в виде
^>"Н^- (8.1.15)
d In r 2 + 7/3
Если /3 = Snp/H2 —> 0, то этот критерий совпадает с (8.1.14). Если теперь
учесть уравнение равновесия Z-пинча (п. 2.4.2), то можно получить следующие
параметрические формулы для риг, при которых пинч еще устойчив к перетяжкам
[196]
( (8ЛЛ6)
Здесь /3 = 8тгр/Н2, ро — давление плазмы в центре шнура, а — некий характерный
радиус шнура. Нетрудно видеть, что при /3^0 радиус г неограниченно растёт,
а давление при наличии равновесия
р~^. (8.1.17)
2. Диполь. Магнитное поле Земли на не слишком больших расстояниях от нее
близко к дипольному. В этой зоне существуют радиационные пояса 0. Эти плазмен-
ные образования, хотя и подвержены периодическим возмущениям под действием
солнечного ветра или в результате переполнения захваченными частицами, тем не
менее, могут считаться устойчивыми.
Особенно наглядно их устойчивость была проявлена в 1980-х годах, когда
небольшая комета врезалась в Юпитер. Юпитер также обладает магнитным полем
дипольного типа. Наблюдения с Земли показали, что плазменные конфигурации
поясов и магнитосферы в целом сохранились. Эта устойчивость поясов подтолкнула
японского астрофизика Хасегаву предложить плазменную ловушку в виде левитиру-
ющего сверхпроводящего кольца. Эта ловушка под названием "Диполь" сооружается
сейчас в США (рис. 10.5.9).

Ви переглядаєте статтю (реферат): «Конвективные неустойчивости» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»

Заказать диплом курсовую реферат
Реферати та публікації на інші теми: ФОРМИ ВИПЛАТИ ДИВІДЕНДІВ
ПОЗИЧКОВИЙ КАПІТАЛ ПІДПРИЄМСТВА, ЙОГО ОЗНАКИ ТА СКЛАДОВІ
МЕТОДИЧНІ ПІДХОДИ ДО ОЦІНКИ ВАРТОСТІ ПІДПРИЄМСТВА
Оцінка підприємства на ринку факторів виробництва та на ринку збу...
ПЛАНУВАННЯ, СТАДІЇ ТА ПРОЦЕДУРИ АУДИТУ


Категорія: Введення в плазмодінаміку | Додав: koljan (21.11.2013)
Переглядів: 675 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]

Онлайн замовлення

Замовити дипломну курсову реферат

Інші проекти




Діяльність здійснюється на основі свідоцтва про держреєстрацію ФОП