不同等离子体压强时扰动磁场的演化规律
为了数值模拟具有Line-tied边界条件扰动磁场的演化规律，提出了一种半解析方法，这种方法可以将理想磁流体方程组通过傅里叶变换转化为两个一阶微分方程。通过求解这两个微分方程，可以求解不稳定性的增长率C，进而求解扰动磁场的演化规律。数值模拟结果表明:扰动磁场随等离子体压强的增大而减小。所得到的数值模拟结果可用于分析等离子体压强和扰动磁场之间的关系。
磁流体力学研究的是带电流体在磁场作用下的运动规律，主要研究磁场如何影响流体的运动，同时，流体的运动又如何影响磁场。磁流体不稳定性是磁流体研究的重要内容之一。影响磁流体不稳定性的因素很多，例如等离子体的密度、温度、压强及磁场等，在磁流体流动的过程中，总是存在某些物理量的小幅度的扰动，这种扰动又会引起其他物理量的变化，进而导致磁流体的宏观特性有明显的变化。
在上述诸多的影响磁流体不稳定的因素中，等离子体的压强是及其重要的一种。这是因为，等离子体的压强梯度会促进等离子体的流动，从而改变等离子体内的电流，进而影响电场和磁场的分布规律。这种现象在直圆柱位形下的等离子体柱扭曲不稳定性中表现明显。扭曲不稳定性是一种由电流驱动的不稳定性，而且受边界条件的影响十分明显。目前对于直圆柱位形下具有Line-Tied边界条件，具有理想导体壁扭曲不稳定性的某些性质，还不是十分清楚。
在具有Line-tied边界条件的扭曲不稳定性的研究过程中，Evstatiev等提出了一种求解磁流体方程组的新方法-半解析方法，并对Line-tied扭曲不稳定性进行了数值模拟。代玉杰等应用Evstatiev提出的半解析方法，数值模拟了等离子体压强对扭曲不稳定性的影响，并给出了不稳定性的增长率和本征函数的演化规律。但是，上述文献并没有给出扰动磁场的演化规律，实际上，在磁约束磁流体中，磁流体不稳定性的宏观特性是由初始磁场和扰动磁场等因素共同决定的。因此，研究扰动磁场的演化规律对于分析磁流体不稳定性是十分重要的。Y-iMinHuang研究了低密度等离子体交换模的特性，但此文也未讨论扰动磁场的变化。
本文旨在应用半解析方法，对扰动磁场随等离子体压强的演化规律进行数值模拟，并给出直圆柱位形下，不同等离子体压强时，径向扰动磁场、角向扰动磁场和轴向扰动磁场随等离子体柱的半径r的演化规律。
3、结论
本文采用半解析方法，对直圆柱位形下具有Line-tied边界条件，不同等离子体压强时所对应的径向扰动磁场、角向扰动磁场和轴向扰动磁场进行了数值模拟。从图3-图5可以看出，c=019时所对应的扰动磁场比c=0198时小一个数量级，即等离子体压强较大时，扰动磁场较小，此结论是合理的。这是因为，磁约束等离子体的压强是由等离子体压强、初始磁压强和扰动磁压强共同决定的，这一点可以从式(5)的压力平衡方程得到证实。
