| 研究課題/領域番号 |
02680014
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
プラズマ理工学
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| 研究機関 | 四日市大学 |
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研究代表者 |
武本 行正 四日市大学, 経済学部, 助教授 (80155051)
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| 研究分担者 |
中島 徳嘉 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (30172315)
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| 研究期間 (年度) |
1990 – 1991
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| キーワード | 数値シミュレ-ション / 一般化座標 / 非圧縮MHD方程式 / 領域分割手法 / 任意形状境界 / 自由境界問題 / 圧力場のポアソン・ソルバ- |
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| 研究概要 |
現在、プラズマの数値シミュレ-ションは主に圧縮性のケ-スが多く、解法としてはスペクトラム法や差分法が多用されている。これに対してここでは最近の著しく進歩した数値流体力学での非圧縮流分野での差分解法を非圧縮性プラズマの解析に適用する。その際、磁気軸近傍の解析は従来の円筒座標でのメッシュ配置では計算誤差が大きくなるので、軸中心近傍を通常の直交座標系でメッシュを分布させる領域分割法の技法を採用し2重化メッシュを構成してこれを回避する。これによって、従来解析が出来なかった磁気軸シフトのような現象が解析可能となる。また、摂動を入れた平衡解の時間発展を解析することで線形成長を見ることができる。
また、トカマクやステラレ-タ等の炉心プラズマの非線型時間発展現象を解析する場合、任意の形状境界が可能な一般曲線座標系を用いるので従来の円筒座標系に比べて形状設定の自由度が大幅に増える。更にこれは磁気面座標で記述された平衡解を自由に接続できるので将来の発展が可能である。
以上のような構想で、平成2年度は計算手法の検討および基礎方程式の一般曲線座標系への拡張について定式化を行い、そのコ-ドのプラズマ・シミュレ-ションへの適用の検討を中島が行い、プログラムのコ-ディングと領域分割法の技法を用いた2重化メッシュ系に導入適用を武本が実施した。テストランを兼ねて初期条件として解析平衡解を接続して平衡維持のシミュレ-ションを行い良好な結果を得た。平成3年度はこの解析平衡解に初期摂動を重ね合わせ線形成長率を解析しつつある。また、真空領域とプラズマとの間の自由境界については一般化座標での自由境界問題の数値解法はまだそう多くは提案されていないのでこれに対する処理方法を考察して具体的な適用手法を考慮・検討中である。とりあえず、電磁場を含まない通常の非圧縮性の流体コ-ドにおいて一般化座標での自由境界問題の数値解法を考慮した。この際一様な外力場が存在する時、従来の流速と圧力の同一点格子配置法では非圧縮性が保存されず数値解法上物理的意味のある自由境界が得られなくなることがあるケ-スの演算では発生しており、この根本的な解決のため複雑ではあるが一般化座標での流速と圧力の交互格子配置法を採用すべきであると考え、プログラムを作成した。
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