低频波注入托卡马克等离子体的数值全波解

在托卡马克的波加热过程中，由于射频波与等离子体相互作用而产生的低频等离子波波长较长，可以和托卡马克等离子体空间尺度相当，所以长期以来广为采用的几何光学跟踪法计算并不准确。因此需通过求得低频波在等离子体中传播的全时空解方可得到波与等离子体相互作用的准确解。同时随着低频波注入功率增加至兆瓦级，等离子体的响应必然是非线性的，因此不能再用等价色散张量来描述非线性过程，需要把等离子体方程与Maxwell方程耦合求解。而近年来发展起来的时域有限差分算法（FDTD算法）能够很好地满足上述耦合方程组的求解要求。本课题通过时域有限差分法求解在考虑有限拉莫半径修正磁化高温等离子体的双流体方程（或磁流体方程组）与低频波的Maxwell方程耦合方程组，得到电磁波在高温磁化等离子体中的全波解，从而给出低频波在等离子中传播与吸收特性及能量沉积的时空特征，最终为在托卡马克低频波加热实验提供准确可靠的理论依据。