Неустойчивость Кельвина — Гельмгольца в сдвиговых течениях жидкости и плазмы - page 9

Неустойчивость Кельвина–Гельмгольца в сдвиговых течениях жидкости и плазмы
9
сдвиговых течений с очень большими значениями параметра сдвига
γs = dV/dx нежелательна с точки зрения развития как неустойчивости
типа Кельвина — Гельмгольца, так и вторичных неустойчивостей.
Эти неустойчивости приводят к усилению перемешивания, что резко
повышает интенсивность транспорта.
В плазме генерация сдвиговых течений — основной способ сни-
жения турбулентного транспорта. Максимально допустимое значение
параметра сдвига γs можно найти из условия равенства инкрементов
градиентной дрейфовой неустойчивости γG и неустойчивости Кель-
вина — Гельмгольца 0,1 .s γ ≈ γ Сравнение инкрементов приводит к
соотношению G / ~ 10.
s γ γ В этом случае коэффициенты турбулент-
ного обмена, связанного с градиентной дрейфовой неустойчивостью,
могут быть снижены примерно на два порядка, так как фактор сни-
жения равен 2
G 1 ( / )s + γ γ [8].
Полученные результаты принципиально важны для развития
магнитных систем удержания плазмы высокого давления, поскольку
им присуще диамагнитное вращение плазменного шнура со значи-
тельным сдвигом. Кроме того, недавние расчеты [9–11] показали, что
градиентные дрейфовые неустойчивости в этих системах могут раз-
виваться в широком диапазоне значений давлений и других парамет-
ров. К таким системам относится, например, обращенная магнитная
конфигурация, для которой была разработана теория градиентных
дрейфовых неустойчивостей [12, 13] и вызываемого ими транспорта
[14–16].
Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект 11-08-00700-а.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Линь Цзяцзяо. Теория гидродинамической устойчивости. Москва, Изд-во
иностранной литературы, 1958.
[2] Тимофеев А.В. Колебания неоднородных течений плазмы и жидкости.
УФН, 1970, т. 102, вып. 2, с. 185–210.
[3] Wolf R.C. Internal Transport Barriers in Tokamak Plasmas. Plasma Phys. Con-
trol. Fusion, 2003, vol. 45, pp. R1–R91.
[4] Connor J.W., Fukuda T., Garbet X., et al. A Review of Internal Transport Barri-
er Physics for Steady-State Operation of Tokamaks. Nucl. Fusion, 2004, vol. 44,
pp. R1–R49.
[5] Sandham N.D., Reynolds W.C. Thee-Dimensional Simulations of Large Eddies
in the Compressible Mixing Layer. J. Fluid. Mech, 1991, vol. 224, pp. 133–158.
[6] Miura A. Compressible Magnetohydrodynamic Kelvin — Helmholtz Instability
with Vortex Pairing in the Two-Dimensional Transverse Configuration. Phys.
Plasmas, 1997, vol. 4, pp. 2871–2885.
[7] Tenerani A., et al. Nonlinear Vortex Dynamics in an Inhomogeneous Magnet-
ized Plasma with a Sheared Velocity Field. Plasma Phys. Control. Fusion,
2011, vol. 53. 015003, 13 p.