流动在撕裂模非线性增长中扮演的角色

1、11 2004年年9月月13日日等离子体物理理论和计算机模拟研讨会等离子体物理理论和计算机模拟研讨会 中国科学技术大学中国科学技术大学2中国科学技术大学中国科学技术大学3中国科学技术大学中国科学技术大学4中国科学技术大学中国科学技术大学5中国科学技术大学中国科学技术大学6中国科学技术大学中国科学技术大学7中国科学技术大学中国科学技术大学8中国科学技术大学中国科学技术大学9中国科学技术大学中国科学技术大学10Bx1Jz1，Lorentz Jz1By0，Ez1， F F1 ，Jz1。F111111形成磁岛zzyzzxJEBJJB F F1 中国科学技术大学中国科学技术大学11yx扰动磁扰动磁场场

2、Bx1平衡磁场平衡磁场By线性力 jz1 By涡流涡流磁面平衡磁场平衡磁场By扰动磁扰动磁场场 Bx1中国科学技术大学中国科学技术大学12BJJBuEEBJutPdtd，const，0 B0 uzzjUtUJtBvv=2JF2UzeBFzev中国科学技术大学中国科学技术大学13),(+)(=),(0trrtr),(),(trtrFF，)-(cos),(=nmtr)-(sin),(=nmtrFF中国科学技术大学中国科学技术大学14FFFFFJrJJrrSrUrUrtUJrrrt1112F101 02011JqmndrdJrmSUqmnJ100)()(drdrrq中国科学技术大学中国科学技术大学1

3、5y内内 区区 rs外外 区区外外 区区a 00)0(0)( a中国科学技术大学中国科学技术大学16 srrr/lndxxxx)/ln(0022中国科学技术大学中国科学技术大学17FF2122212102121xxSxxxdXXdxx2121002121)0(1)0(1Xx)(0)/= 011XYFsrsdrrdqrqm/ )()(/0200中国科学技术大学中国科学技术大学180101 0JqmndrdJrm)(4/55/2A5/3) (.550=aRtttCdxxt), 0(ln)(=), 0(1=10002121中国科学技术大学中国科学技术大学19 涡流涡流 F F1 感应出非线性电流感应

4、出非线性电流 J0 和非线性和非线性 Lorentz 力力 J0Bx1 ，非线性力提供了抵抗涡流，非线性力提供了抵抗涡流 F F1的力矩，的力矩，故而使得撕裂模由指数增长变为代数增长。故而使得撕裂模由指数增长变为代数增长。FF110011xxBJJBxkJy/ )()2/(1110F 当岛宽大于奇异层宽度时，涡流足够大，产生之扰当岛宽大于奇异层宽度时，涡流足够大，产生之扰动电流导致的力矩动电流导致的力矩dJ0By0变成主要阻尼机制。变成主要阻尼机制。xJBxJBzyx/1001中国科学技术大学中国科学技术大学20y磁面非线性力 jzBx1x扰动磁扰动磁场场 Bx1平衡磁场平衡磁场By线性力 j

5、z1 By涡流涡流平衡磁场平衡磁场By扰动磁扰动磁场场 Bx1中国科学技术大学中国科学技术大学21yzyyyxJyBxt1/zzyjdtdUJyxBtB=/)/(/kytxBtyxycos)()2/(),()(1202/12/1)() /2(yBx)(zzjjyyzztytytjj2/12/10),(),()/(1)(中国科学技术大学中国科学技术大学22yzcos8dxjnkynnyyyytnkydB2/12/12/1)(/)(/)(cos216min01假定2 , 1/1nn2/1122/11111)cos(/)cos(cos216minkykykydtByytBAy12/12/111) 2

6、(16=中国科学技术大学中国科学技术大学23 J0 Lorentz 力力 J0Bx1 B0Lorentz 力力 BB0Jz1中国科学技术大学中国科学技术大学24y磁面x扰动磁扰动磁场场 Bx1平衡磁场平衡磁场By线性力 jz1 By涡流涡流非线性力 jzBx1平衡磁场平衡磁场By扰动磁扰动磁场场 Bx1中国科学技术大学中国科学技术大学255/2200 JLinear phase:0 3/5, 0 2/5Noninear phase:, 2,; NLL 0 0 3/53/5, 0 0 2/52/55/3/t, 2F 2,中国科学技术大学中国科学技术大学26),(+),(+)(=),(00trtr

7、rtr),(),(trtrFF，)-(cos),(=nmtr)-(sin),(=nmtrFF中国科学技术大学中国科学技术大学270110)( 2JrrmtFFFF1Jrrrt101101FFqmnJrrmt中国科学技术大学中国科学技术大学28FFJrJJrrSrUrUrtU1121010101 02JrrmJqmnrJrmdrdJrmStU中国科学技术大学中国科学技术大学29202110)(2xxrmtsF1202021210FxxrmxtxsF2122020130322120 xxxrmxrmSxtxss中国科学技术大学中国科学技术大学30中国科学技术大学中国科学技术大学31),(+),(+

8、)(=),(00trtrrtr),()(),(0trrtrFFF0)-(exp),(=),(llnmiltrftrf中国科学技术大学中国科学技术大学3200)( JrlrmitlllllFFFFF1JrrrtlllllqmnilJrrlmirrlmitFFF000中国科学技术大学中国科学技术大学33FFJrJJrrSrUrUrtU112lllrrlmirrrlmirtFFFFF30322022)(llllJrrlmJqmnlrJrlmrddJrlmiS)(000 02中国科学技术大学中国科学技术大学34F0)0 ,()0 ,+(-)(2011s2020XtXXrmXt)(4)(exp)(0)(

9、4),(22110FtXttddsrmtX202*111*10)(xxrmitsFF中国科学技术大学中国科学技术大学35202*111*10)(xxrmits FF120202121010FFxxrmixxrmitxs 2120212xxrmixtFFF2122020130320 xxxrmxrmiSxss中国科学技术大学中国科学技术大学36xF/0t /xrmitsF/)/(/0 0F *11中国科学技术大学中国科学技术大学37F0)0 ,()0 ,+(-)(2011s2020XtXXrmXt)(4)(exp)(0)(4),(22110FtXttddsrmtX202*111*10)(xxrm

10、itsFF中国科学技术大学中国科学技术大学38FFdtXtXrmXs4)(exp)(2)(221111202)(, 02),(*111202FFxtrmixtxs中国科学技术大学中国科学技术大学39*1102020102FFFxxrmxrmxss 211, FKxx F/01*11)(/2FFtKrms120202121010FFxxrmixxrmitxs 中国科学技术大学中国科学技术大学40)(22*11202021210FFxxrmixtxs FFFFF2*1221202*12212xxxrmixxts212202013032x20 xxrmxrmiSxss中国科学技术大学中国科学技术大学

11、41),(),(*11222txtxxtSFFFF),(),()(21), 0()()(2*1112222txtxxtittxrtKmtSis中国科学技术大学中国科学技术大学42ttXYttitxtx/ ), 0()()()(2),(),(11*11FFXYXdXYd222/dXXXY2/12/02sincos2exp2)(中国科学技术大学中国科学技术大学43llqmnlrrlmFF)(00llrrlmrrrlmFFFF303220llJqmnlrddJrlmS)(0 02srrr/ln中国科学技术大学中国科学技术大学44中国科学技术大学中国科学技术大学45ttSKmrrmStttss), 0(), 0(122220222241tt/ ), 0(ln15/35/405/42222025/2 CSKmrrmSss1/422222011/41202/)/, 0(ln), 0(ln)(srKmSttttSt中国科学技术大学中国科学技术大学46 222242)()(srtKmtSttStttttrmCxrmtss), 0()()(), 0()(121222/1002020), 0()2/()(2122trmts1/422222/)()()(SrKmttts中国