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托卡马克中边缘局域模控制和误差场修正的数值研究的开题报告
一、研究背景
托卡马克是一种核聚变实验装置，通过制造高能等离子体，使氢、镁等原子的核融合形成质子和氦离子等新核的聚变反应。托卡马克采用环形管道包裹着磁场线圈，从而使等离子体得以保持。然而，托卡马克等离子体所处环境是非常复杂的，且存在许多影响可控核聚变的因素，如等离子体的形状、温度和壁的材质等。因此，研究如何控制托卡马克等离子体的形状和性质，以使可控核聚变成为可能，已成为研究热点之一。
边缘局域模是托卡马克等离子体中的非线性波动，既有增强等离子体传输的作用，同时也可能导致比预期更快的等离子体能量耗散。因此，在控制托卡马克等离子体形状的过程中，需要充分考虑边缘局域模的影响。误差场则指托卡马克磁场线圈覆盖的区域内，强度略微不均匀的场。较小的误差场也可能对等离子体的形状造成显著影响，需要通过合适的修正方式进行纠偏。
因此，通过数值模拟边缘局域模控制和误差场修正，可以为托卡马克等离子体控制提供实用的解决方案，具有重要的意义。
二、研究目的
本研究旨在通过数值模拟的方法，探讨如何有效地控制托卡马克等离子体中的边缘局域模，并对误差场进行修正，以提高托卡马克等离子体的形状和性质控制能力，为可控核聚变提供重要支持。
三、研究内容及方法
1.边缘局域模控制的数值研究
通过建立托卡马克等离子体的数学模型，结合有限元数值方法，研究边缘局域模在等离子体内的传输规律及其对等离子体形状的影响，并探讨在不同边缘局域模作用下，等离子体控制的最优方案。
2.误差场修正的数值研究
建立托卡马克等离子体的数学模型，结合有限元数值方法，研究误差场对等离子体形状的影响，并提出误差场修正的方法和方案。
3.模拟与仿真
通过ANSYS等商用软件，建立托卡马克等离子体仿真模型，并模拟不同边缘局域模和误差场的作用，验证数值模拟的可行性和有效性。
四、研究意义和创新性
本研究旨在通过数值模拟控制托卡马克等离子体中的边缘局域模和误差场，提高托卡马克等离子体的形状和性质控制能力，为可控核聚变提供重要支持。其主要意义和创新点如下：
1.边缘局域模控制方案的建立，为托卡马克等离子体形状和性质的控制提供实用方法。
2.误差场修正的研究，为托卡马克等离子体形状控制中的问题提供解决方案。
3.建立托卡马克等离子体的数学模型，为托卡马克等离子体数值模拟的可行性和有效性提供了保障。
4.将数值模拟与ANSYS等商用软件相结合，利用先进的工具对托卡马克等离子体的研究进行模拟与仿真，为托卡马克等离子体的研究提供科学合理的途径和平台。
五、预期成果
1.建立托卡马克等离子体的数学模型，并探究边缘局域模的传输规律及其对等离子体形状的影响。
2.提出控制托卡马克等离子体中边缘局域模的方案。
3.提出误差场修正的方法和方案。
4.通过ANSYS等商用软件，对托卡马克等离子体的研究进行模拟与仿真，验证数值模拟的可行性和有效性。
六、研究计划
1.完成托卡马克等离子体的数学模型的建立，对边缘局域模传输规律的探究及其对等离子体形状的影响。
2.完成边缘局域模的控制方案的提出，并进行模拟计算。
3.完成误差场修正的研究，并提出修正方案。
4.通过ANSYS等商用软件对托卡马克等离子体进行模拟与仿真计算，并验证数值模拟的有效性。
5.撰写研究报告。
七、参考文献
1.李志远,王志荣,阳玉成等.等离子体物理与核聚变[M].科学出版社,2014.
2.徐大鹏.等离子体物理数值模拟[M].科学出版社,2009.
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4.P.HelanderandJ.Andersson.Ageneralizationofmagnetohydrodynamicsforedgeplasmasimulations.PhysicsofPlasmas,13(052301),2006.
5.J.E.Menard,AToroidallyDirectedDriftCouetteFlowinTokamaks:TowardRotationProfileandShearControlwithLithiumWallCoatingsorCurrentDrive.PhysicsofPlasmas,13(056101),2006.