旋转等离子体螺旋箍缩中Parker不稳定性的建模
等离子体物理
2015-03-20 v1
摘要
我们解析和数值研究了在圆柱内均匀旋转的等离子体螺旋箍缩中Parker（磁浮力）不稳定性的类似物。均匀等离子体旋转产生离心加速度，模拟经典Parker不稳定性所需的重力。本研究的目的是确定如何在弱磁化、快速旋转的螺旋箍缩中明确识别Parker不稳定性，其中旋转提供有效重力，径向变化的方位角场被控制以提供等离子体向内运动磁浮力的条件。我们表明还需要轴向磁场来规避常规电流驱动的磁流体动力学（MHD）不稳定性，如香肠模和扭曲模，这些会掩盖Parker不稳定性。这些条件可以在Madison等离子体Couette实验（MPCX）中实现。使用扩展MHD代码NIMROD对等温可压缩等离子体模型进行模拟。研究了不稳定性的线性和非线性区域，并将线性区域的结果与平板几何的解析结果进行比较。基于此比较，发现在圆柱箍缩中，磁浮力机制在相对较大的马赫数（M>5）下占主导，而在低马赫数（M<1）下不稳定性是由于磁力线曲率。在中间马赫数（1<M<5）下，科里奥利力对等离子体有很强的稳定作用。讨论了在MPCX中实验演示Parker不稳定性的可能方案。
引用
@article{arxiv.1205.4690,
title = {Modeling the Parker instability in a rotating plasma screw pinch},
author = {I. V. Khalzov and B. P. Brown and N. Katz and C. B. Forest},
journal= {arXiv preprint arXiv:1205.4690},
year = {2015}
}