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当带电气体电离度小于0.1%时,通常称之为弱电离等离子体,当带电气体电离度介于0.1%与1之间时,通常称之为部分电离等离子体。部分电离等离子体广泛存在于天体(太阳光球、色球)、日地空间(地球电离层、磁层)和实验室环境中。 部分电离等离子体包含三种成份:中性粒子、离子、电子。中性粒子、离子、电子之间相互碰撞过程根据碰撞前后粒子内部状态是否发生改变,可分为弹性碰撞与非弹性碰撞。在以往的研究中,粒子间的弹性碰撞(如带电粒子间的库仑碰撞、中性粒子与带电粒子的弹性碰撞)被广泛认为是一种重要的MHD波耗散机制。例如,离离子与中性原子的弹性碰撞引起的太阳色球层阿尔文波阻尼曾被用来解释针状体的形成与维持。然而关于非弹性碰撞对MHD波的影响的研究工作却不多,量子力学的计算结果与实验测量的结果表明,对于氢原子与电子间的碰撞相互作用,其非弹性碰撞截面通常大于弹性碰撞截面。阿尔文波作为等离子体中最常见的一种波动,有着十分广泛的运用,本学位论文旨在初步研究电离、复合这两种典型的非弹性碰撞过程对阿尔文波的影响,其结论有助于进一步理解阿尔文波在部分电离等离子体中的传播与耗散。 本学位论文第一章主要介绍了部分电离等离子体中的微观过程,包括弹性碰撞与非弹性碰撞,电离与复合过程,沙哈方程以及电离平衡的日冕模型。第二章总结了以往关于部分电离等离子体的单流体方程和MHD波色散关系,包括离子声波,阿尔文波,快慢磁声波。 第三章我们利用双流体模型,研究了电离与复合对阿尔文波的传播与阻尼的影响。结果显示:(1)在长波极限下,阿尔文波相速度随非弹性与弹性碰撞频率之比的增加而降低;(2)对于固定波数的阿尔文波,当电离度较低时,阿尔文波阻尼率随该比值增加达到极值而后减小,当电离度较高时,阻尼率随该比值增加而减小。在此基础上,我们进一步对双流体结果与以往的单流体结果进行了比较,结果表明:(1)当波的频率远低子弹性碰撞频率时,二者是一致的,而当波的频率接近或大于弹性碰撞频率时,单流体中波的传播存在一最大截止波数,而双流体中波的传播不存在截止波数;(2)单流体中阿尔文波阻尼率随波数单调增加,而双流体中阻尼率随波数的变化存在一极大值。上述差别主要是由在单流体方程中忽略了惯性项而造成的,事实上,只有当波的频率远低于离子-原子碰撞频率时,惯性项才能被忽略。 第四章对本学位论文的研究工作进行了总结,并简要展望了相关领域研究进一步发展的可能方向。