Journal of electromagnetic engineering and science
/
제17권4호
/
pp.169-177
/
2017
The role of electromagnetic (EM) waves in magnetic fusion plasma-ranging from radio frequency (RF) to microwaves-has been extremely important, and understanding of EM wave propagation and related technology in this field has significantly advanced magnetic fusion plasma research. Auxiliary heating and current drive systems, aided by various forms of high-power RF and microwave sources, have contributed to achieving the required steady-state operation of plasmas with high temperatures (i.e., up to approximately 10 keV; 1 eV=10000 K) that are suitable for future fusion reactors. Here, various resonance values and cut-off characteristics of wave propagation in plasmas with a nonuniform magnetic field are used to optimize the efficiency of heating and current drive systems. In diagnostic applications, passive emissions and active sources in this frequency range are used to measure plasma parameters and dynamics; in particular, measurements of electron cyclotron emissions (ECEs) provide profile information regarding electron temperature. Recent developments in state-of-the-art 2D microwave imaging systems that measure fluctuations in electron temperature and density are largely based on ECE. The scattering process, phase delays, reflection/diffraction, and the polarization of actively launched EM waves provide us with the physics of magnetohydrodynamic instabilities and transport physics.
In order to more closely examine the vacuum arc phenomena, it is necessary to predict the magnetohydrodynamic (MHD) characteristics by the multidisciplinary numerical modeling, which is coupled with the electromagnetic and hydrodynamic fields, simultaneously. In this study, the thermal-fluid characteristics of high current vacuum arcs were calculated by a commercial multiphysics package, ANSYS, in order to obtain Joule heat, Lorentz force and the interactions with flow variables. We assumed the diffused-mode arc within an AMF vacuum interrupter. It was found with four different currents that the temperature distributions on the anode surface are diffused uniformly without concentration in 7kA for both types (cup and coil-type). But the arc plasma transition and an increase of thermal flux density for increasing the applied current have caused the change of temperature distributions on the anode surface. We should need further studies on the two-way coupling method and radiation model for arc plasmas in order to accomplish the advanced analysis method for multiphysics.
The vacuum interrupter (VI) is used for medium-voltage switching circuits due to its abilities and advantages as a compacted environmental friendly circuit breaker. In general, the application of a sufficiently strong axial magnetic field (AMF) permits the arc to be maintained in a diffused mode to a high-current vacuum arc. A full understanding of the vacuum arc physics is very important since it can aid to improve the performance of vacuum interrupter. In order to closely examine the vacuum arc phenomena, it is necessary to predict the magnetohydrodynamic (MHD) characteristics by the multidisciplinary numerical modeling, which is coupled with the electromagnetic and hydrodynamic fields, simultaneously. In this study, we have investigated the effect of changing geometrical parameters for electromagnetic behaviors of high-current vacuum arcs with two different types of AMP contacts, which are coil-type and cup-type, using a commercial finite element analysis (FEA) package, ANSYS. The present results are compared with those of MAXWELL 3D, a reliable electromagnetic analysis software, for verification.
We study the properties of supernova (SN) driven interstellar turbulence with a numerical magnetohydrodynamic (MHD) model. Calculations were done using the RIEMANN framework for MHD, which is highly suited for astrophysical flows because it tracks shocks using a Riemann solver and ensures pressure positivity and a divergence-free magnetic field. We start our simulations with a uniform density threaded by a uniform magnetic field. A simplified radiative cooling curve and a constant heating rate are also included. In this radiatively-cooling magnetized medium, we explode SNe one at a time at randomly chosen positions with SN explosion rates equal to and 12 times higher than the Galactic value. The evolution of the system is basically determined by the input energy of SN explosions and the output energy of radiative cooling. We follow the simulations to the point where the total energy of the system, as well as thermal, kinetic, and magnetic energy individually, has reached a quasi-stationary value. From the numerical experiments, we find that: i) both thermal and dynamical processes are important in determining the phases of the interstellar medium, and ii) the power index n of the $B-p^n$ relation is consistent with observed values.
As a companion to an adiabatic version developed by Ryu and his coworkers, we have built an isothermal magnetohydrodynamic code for astrophysical flows. It is suited for the dynamical simulations of flows where cooling timescale is much shorter than dynamical timescale, as well as for turbulence and dynamo simulations in which detailed energetics are unimportant. Since a simple isothermal equation of state substitutes the energy conservation equation, the numerical schemes for isothermal flows are simpler (no contact discontinuity) than those for adiabatic flows and the resulting code is faster. Tests for shock tubes and Alfven wave decay have shown that our isothermal code has not only a good shock capturing ability, but also numerical dissipation smaller than its adiabatic analogue. As a real astrophysical application of the code, we have simulated the nonlinear three-dimensional evolution of the Parker instability. A factor of two enhancement in vertical column density has been achieved at most, and the main structures formed are sheet-like and aligned with the mean field direction. We conclude that the Parker instability alone is not a viable formation mechanism of the giant molecular clouds.
We investigate decaying magnetohydrodynamic (MHD) turbulence by including the effects of expansion and collapse of the background medium. The problem has two time scales, the eddy turn-over time($t_{eddy}$) and the expansion/collapse time scale(${\tau}_H$). The turbulence is expected to behave differently in two regimes of $t_{eddy}$ < ${\tau}_H$ and $t_{eddy}$ > ${\tau}_H$. For instance, for $t_{eddy}$ < ${\tau}_H$, the turbulence would decay more or less as in a static medium. On the other hand, for $t_{eddy}$ > ${\tau}_H$, the effects of expansion and collapse would be dominant. We examine the properties of turbulence in the regimes of $t_{eddy}$ < ${\tau}_H$ and $t_{eddy}$ > ${\tau}_H$. Based on it, we derive a scaling for the time evolution of flow velocity and magnetic field.
An, Jun-Mo;Lee, Hwan-Hee;Kang, Ji-Hye;Magara, Tetsuya
천문학회보
/
제36권2호
/
pp.102.1-102.1
/
2011
In this study we use three-dimensional magnetohydrodynamic simulations to investigate how the dynamic state of emerging magnetic field is related to the twist of field lines. Emerging magnetic field forms a magnetic structure on the Sun where various kinds of activity such as solar flares, jets, and coronal mass ejections are observed. To understand the physical mechanism for producing such activity, we have to know the dynamic nature of this structure. Since flares are the manifestation of rapidly dissipating electric current in the corona, we also investigate the distribution of current density inside the structure and examine how it depends on the field-line twist. To demonstrate the dynamic structure of emerging magnetic field, we focus on the factors characterizing the geometric property and stratification of emerging magnetic field, such as the curvature of field line and the scale height of field strength. These two factors show that emerging field forms a two-part structure in which the central part is close to a force-free state while the outer marginal part is in a fairly dynamic state where magnetic pressure force is dominant. We discuss how the field-line twist affects the two-part structure and also explain a possible relation between electric current structure and sigmoid observed in a preflare phase.
The dynamical evolution of the Earth's magnetosphere loaded with a transiently enhanced ring current is studied by numerical magnetohydrodynamic (MHD) simulation. Two cases with different values of the primitive ring current are considered. In one case, the initial ring current is strong enough to create a magnetic island in the magnetosphere. The magnetic island readily reconnects with the earth-connected ambient field and is destroyed as the system approaches a steady equilibrium. In the other case, the initial ring current is not so strong, and the initial magnetic field configuration bears no magnetic island, but a wake of bent field lines, which is smoothed out through the relaxing evolution of the magnetosphere. The relaxation time of the magnetosphere is found to be about five to six minutes, over which the ring current is reduced to about a quarter of its initial value. Before reaching a steady state, the magnetosphere is found to undergo an overshooting expansion and a subsequent contraction. Fast and slow magnetosonic waves are identified to play an important role in the relaxation toward equilibrium.
Radwan, Ahmed Elazab;Elogail, Mostafa Abdelrahman;Elazab, Nasser Elsaid
Kyungpook Mathematical Journal
/
제47권4호
/
pp.455-471
/
2007
The magnetohydrodynamic axisymmetric instability of a streaming gas jet surrounded by bounded fluid with non-uniform field has been developed. The problem is formulated, solved and the boundary conditions are applied across the interfaces. The eigenvalue relation is derived and discussed analytically and the results are confirmed numerically. Some reported works are recovered as limiting cases from the present general results. The streaming has a destabilizing effect for all short and long wavelengths. The capillary force is stabilizing for short wavelengths but it is destabilizing for long wavelengths. The axial magnetic fields interior the gas and fluid media are stabilizing. The transverse field is destabilizing for all wavelengths. The radii ratio of the gas and fluid cylinders plays an important role for stabilizing the model and made it more realistic one than the full liquid jet or/and the ordinary hollow jet. The numerical analysis clarify the stable and unstable domains based on different values of the various parameters of the problem.
The vacuum interrupter (VI) is widely used in medium-voltage switching circuits due to its abilities and advantages as an environmental friendly circuit breaker. An understanding of the vacuum arc flow phenomena is very important for improving the performance of vacuum interrupter. In order to closely examine the vacuum arc phenomena, it is necessary to predict the magnetohydrodynamic (MHD) characteristics by the multidisciplinary numerical modeling, which is coupled with the electromagnetic and the thermal flow fields, simultaneously. In this study, we have investigated arc plasma constriction phenomena and an effect of AMF on the arc plasma with the high-current vacuum arcs for the cup-type AMF electrode by using a commercial finite element analysis (FEA) package, ANSYS. The simulation results applied with various AMFs and constant Joule heat generation show that strong axial magnetic field (AMF) permits the arc to be maintained in a diffused mode to a high-current vacuum arc. However, further studies are required on the two-way coupling method and radiation model for arc plasma in order to accomplish the advanced analysis method.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.