无碰撞等离子体朗道阻尼、回波和束流不稳定研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:afanti76
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基于Vlasov-Maxwell方程组的无碰撞的等离子体动理学被用来研究许多碰撞不起主导作用的等离子体现象。本论文通过编写一维静电Vlasov-Poisson程序,运用数值模拟的方法对相关问题进行了研究,得到了一些有用和有趣的结果。   首先,对于线性的朗道阻尼,通过模拟不同算例得到朗缪尔波的色散关系,并且与数值求解线性扰动理论推导出的色散关系以及κλD《1条件下解析表达的色散关系比较,验证了程序的正确性。同时重点分析了一个和周期性边界条件相关的数值模拟效应一一重现效应。   第二,通过模拟非线性的朗道阻尼,分析了捕获电子的效应,并且给出了一个简单的模型,用以解释捕获电子模的振荡周期,还给出了捕获电子模长时间趋势和初始扰动强度以及波矢κ的关系。   第三,通过数值模拟,仔细研究了等离子体时间回波。发现回波出现时间和结构,高阶回波,回波强度定标律等均和已有的理论或实验吻合。还仔细分析了捕获电子效应,回波长时间行为和数值误差效应。阐明了当扰动增大到一定程度时,捕获电子数目增多,回波结构将会消失。   最后,模拟了双流不稳定性,给出了不同束流速度下,不稳定性线性增长率和非线性饱和的幅度,并且从束流不稳定性的冷流体理论和动理学理论相结合的角度,解释了所观察到的现象。  
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