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HL-1M等离子体边缘湍动输运的长程相关特性研究

黄渊  
【摘要】:等离子体、沙堆、生态系统、股民等体系,是由大量的单元组成的,单元之间存在相互作用力或某种信息交换,而且系统也受到外力的作用。为了研究这些体系的动力学性质,1987 年Bak、Tang 和Wiesenfeld (BTW) 认为,在外力驱动和各单元相互作用的共同影响下,体系将自发地演化到一种稳定的临界状态,在这种状态下没有特征空间尺度和特征时间尺度可以描述体系的动力学演化性质,但具有简单的、确定的统计规律——幂次定律。所以,临界态系统在空间上呈现分形结构,而时间上表现为“1/f 噪声”。由于综合性作用,临界态系统能展示雪崩行为,其中系统的某个部分能以多米诺效应的方式影响其它部分。在相空间中,稳固的临界态相当于一个动力学吸引子。 实验中发现,⑴托卡马克边缘等离子体中横越磁场的能量输运通量和粒子输运通量要比新经典理论预言的大得多,这表明能量输运是反常的,而且主要是由静电涨落引起的。⑵在时间尺度上,静电涨落( T~e 、n~e 和φ~p )及其驱动的输运通量( Γe 和Q e)具有明显的阵发性,以及自相似特征。⑶静电涨落及湍动输运通量的自功率谱具有f ?1特征,即它们具有长程时间相关性。⑷等离子体的部分参数(如温度)具有剖面不变性。这些现象促使人们把等离子体的输运动力学与SOC 机制联系在一起。SOC 机制可以产生长程时间相关性,但SOC 机制不是产生长程时间相关性的唯一原因。


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