УДК 533.9
А. Ю. Ч и р к о в
МОДЕЛЬ ДВУХЖИДКОСТНОГО
КВАЗИРАВНОВЕСИЯ ПЛАЗМЫ С ТЕЧЕНИЯМИ
Для замыкания системы уравнений двухжидкостного магнито-
гидродинамического равновесия плазмы с течениями предложена
модель, учитывающая влияние бесстолкновительного переноса на
распределение параметров плазмы. Отклонение от термодинами-
ческого равновесия считается слабым, что позволяет использо-
вать совместно уравнения равновесия и бесстолкновительного пе-
реноса, а также первый закон термодинамики для равновесных
течений плазмы. Приведены примеры расчетов плазменных конфи-
гураций с неоднородными течениями и магнитным широм.
Необходимость расчета равновесия плазменных конфигураций с
течениями возникает при анализе микронеустойчивостей и режимов
удержания высокотемпературной плазмы в магнитном поле. Решая
задачи о неустойчивостях, турбулентности, улучшенном удержании,
формировании транспортных барьеров и др., необходимо знать ста-
тическое электрическое поле в плазме, а также скорости течения
как ионов, так и электронов [1–4 и др.]. Чтобы определить указан-
ные параметры плазменной конфигурации, необходимо пользоваться
двухжидкостной магнитной гидродинамикой (МГД), т.е. рассматри-
вать уравнения динамики (или равновесия) ионного и электронного
компонентов плазмы.
Часто электрическое поле определяется из уравнения равновесия
ионов [1–3], что возможно сделать, если скорости течения ионов из-
вестны (например, из эксперимента).
Недавно Л. Штейнхауером была предложена модель двухжидкост-
ного равновесия [5], рассматривающая уравнения динамики ионов и
электронов, уравнение адиабаты, а также термодинамические функ-
ции и параметры (энтальпия, энтропия и др.). В рамках такого подхода
возможно получить общее решение, описывающее некоторое семей-
ство термодинамически равновесных конфигураций. При рассмотре-
нии состояния с минимальной энергией для нахождения однозначного
решения в модели Штейнхауера необходимо задать константы (по две
для ионов и электронов), которые определяют энтальпию и так назы-
ваемые поверхностные функции ионов и электронов [6].
Для предельных оценок термодинамических и гидродинамических
параметров неравновесной турбулентной плазмы можно воспользо-
ваться законами и методами равновесной термодинамики [7]. В ре-
жиме слабой плазменной турбулентности отклонение от термодина-
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2006. № 2
115
