电子回旋波在托卡马克等离子体中的传播

通过数值求解波迹方程研究了电子回旋波在等离子体中的传播.结果表明,非寻常波从强场侧和顶部发射时能够很好的在等离子体中传播,从弱场侧发射时波的可近性条件比较严格.寻常波从强场侧、弱场侧和顶部发射时,通过适当的调整波的发射条件,也能得到理想的传播结果.     

Tokamak等离子体中快波电流驱动的扩散系数

利用由全波方法求解得到的离子回旋频率范围内快波在等离子体中激发产生的电场,采用Kennel和Engelman给出的扩散系数表达式,通过数值计算得到了离子回旋频率范围内快波在速度空间下的准线性扩散系数.利用其结果求解Fokker-planck方程,为进一步研究离子回旋频率范围内的快波在Tokamak等离子体中的电流驱动提供了理论基础.     

非线性尘埃声波在含有2种不同温度离子的尘埃等离子体中的稳定性问题

在无磁场的尘埃等离子体中 ,由冷的尘埃颗粒和热的电子和离子组成的尘埃等离子体 ,对于有限的小振幅的非线性波的运动可以用KdV方程描述 .对由 2种不同温度离子的尘埃等离子体中的弱二维尘埃声波 ,得到了它所满足的KP方程 .并且发现 ,在横向扰动下 ,弱的非线性孤立波在尘埃等离子体中是稳定的 .在这个系统中既存在压缩孤立波又存在稀疏孤立波     

二维大气等离子体层对雷达波的反射特性

利用时域有限差分法(FDTD)对雷达波在二维大气等离子体中传播的反射率进行了数值计算.计算结果表明,在其他条件相同的情况下,大气平板型分布的等离子体层对雷达波的反射率分别取决于入射波参数:电磁波的入射角θ;电磁波入射波频率f;电磁波传播模式(TM波,TE波)以及等离子体参数;等离子体的电子密度剖面;电子与中性粒子碰撞频率νe0;等离子体厚度d.该研究结果为提高组合介质的雷达波衰减性能研究提供理论依据.     

有界量子等离子体中的孤波

基于量子流体力学模型,研究柱坐标系下有界量子等离子体的孤波传播性质.利用约化摄动法,得到描述有界量子等离子体孤波的拟KdV方程.通过分析发现:当边界参数R比较小时,孤波振幅随时间衰减,且随着R的减小振幅衰减变快;R趋近于+’时,量子等离子体波呈现孤立波特性.     

两种螺旋波天线对非均匀等离子体波场结构的影响

基于气体工质电离后被射频加热的稳态过程,在石英管中等离子体沿径向不均匀分布条件下,研究分析了1Loop型和Boswell型等2种螺旋波天线激发出的射频波功率对波场结构的影响情况。运用Helic程序求解管内电磁场相关的4个径向微分方程,得到波电场和波磁场的分布情况。通过分析两型天线对螺旋波等离子体波场结构的影响,对比2种天线的性能。结果发现:L型天线激发的波场属于强静电弱磁波场,B型天线激发波场则属于强静电强磁波场;B型天线相比L型天线能够在天线覆盖范围内产生强波电场,该天线下更多功率耦合进了等离子体中。L天线激发波电场受密度梯度影响显著,L天线对靠近壁面处等离子体影响范围大于B天线,B型天线激发波场能量更强。     

Alfven波对日冕的随机湍动加热

来自太阳光球层的Ａｌｆｖｅｎ波沿着日冕环的拱形磁感线两足向上传播，在冕环的顶部两反向传播的波相遇，强烈的不稳定性可能激发起等离子体湍动。Ａｌｆｖｅｎ波的能量可能转移给快磁声波并衰减和耗散。在一定条件下可以形成无碰撞波；当粒子的热速度接近于无碰撞波的相速度时，可以通过朗道阻尼引起的无碰撞随机湍动加热，使日冕等离子体湍动区的温度迅速上升，对日冕平均温度的增加有一定的贡献，是日冕快速加热的重要机制。     

超短强激光脉冲在部分离化等离子体中的孤子传播

讨论了一维情况下,超短强激光脉冲在部分离化等离子体中的传播和包络形孤波的形成.在弱相对论近似下,分析了激光脉冲的传播方程.结果表明在超短宽束激光脉冲条件下,相对论非线性和有质动力非线性相互抵消,相互作用过程中的非线性主要来自部分离化等离子体的非线性极化,由此得到了传播过程中修正的非线性薛定谔(NLS)方程并讨论了其孤子解.     

电子回旋波控制托卡马克中电流分布的研究

利用电子回旋波电流驱动定域性好的特点,在数值上研究了电子回旋波对托卡马克中电流分布的控制.结果表明:电子回旋波频率、功率和波发射角度对电流分布起重要作用,优化计算得到了一组波参数.在此波参数下可以有效地驱动等离子体中心电流,并使之满足等离子体平衡电流的分布形式.     

三维磁场重联双零点附近的低混杂波的观测

磁场重联是等离子体中一个非常重要的基本物理过程．它能够改变磁场拓扑结构,加热和加速粒子,因而在实验室和自然界等离子体中起着重要的作用．2001年10月1日,Cluster卫星多次穿越磁重联区,Xiao等人首次局地观测到了零点对的存在,并且发现零点振动的功率谱在低混杂波频率附近有最大值．主要研究了双零点附近伴随磁重联过程的位于低混杂波频率附近的电磁波和静电波动增强,并且通过谱分析等确认该波动为准垂直传播的低混杂波．     

用全波法研究托卡马克中快波电流驱动的基本理论

给出了用全波方法研究环形对称托卡马克等离子体中离子回旋频率范围内的快波电流驱动的相关理论,研究中考虑了有限拉莫尔半径效应和快波的平行色散,建立起了相应物理模型,得到了有限拉莫尔半径假设下的色散关系和便于计算机编程计算的全波方程的具体形式,为进一步进行数值求解,研究托卡马克中离子回旋频率范围内的快波电流驱动提供了理论基础.     

等离子体介质在非相对论情况下的磁导率的分析

等离子体作为物质的第四态,与一般物质有着不同的特性,尤其是电磁性能更为复杂。本文研究非相对论情况下等离子体的磁导率。推导出非相对论麦克斯韦粒子分布情况下的介电常数,根据Silin提出的各向同性等离子体中磁导率与介电常数的关系,数值计算了两种典型等离子体波色散关系下的磁导率。结果表明,在等离子体中那些不满足色散关系的波很快就衰减,满足色散关系的波,磁导率仅仅是频率的函数。同时,等离子体磁导率还受温度的影响。     

流影响下非线性波对大尺度物体的载荷

在一定假设下,利用均匀流上Stokes波仍为Stokes波和波流作用前后质量、动量、能量守恒及色散关系,求出水流中波要素的变化和波流场势函数。以此势函数为入射势,采用每一时刻边界元求解的时间步进法,计算物体上的波流力,结果与文献符合较好。     

在感应电场下射频电流驱动与等离子体平衡

本文从漂移动力论准线性Ｆｏｋｋｅｒ一Ｐｌａｎｃｋ方程出发，推导出在感应电场存在下，射频波驱动等离子体电流由新经典电流ｊＮＣ、射频驱动电流ｊＲＦ、欧姆电流ｊｏｈ和附加电流ｊｌ组成，并给出了在高相速度极限下的解析式．在密度、温度分布给定下，若与波迹方程和波功率变化方程相结合，可以求出ｊｌｌＢ在极向通量表面上的平均值（ｊｌｌＢ），从而可以求解描述等离子体平衡的Ｇｒａｄ－Ｓｈａｆｒａｎｏｖ方程，获得自洽的通量以及等离子体的平衡参量．     

冕流波及其冕震学应用研究综述

本文综述了我们近两年来在冕流波(Streamer Waves)现象研究方面的进展。冕流波是由日冕物质抛射(CME)和冕流结构相互作用所激发的、沿等离子体片向外传播的波动过程,是迄今发现的最大尺度的日冕波动现象。冕流波被解释为由冕流等离子体片片状结构所支持的快体积扭曲模式。基于这一理解,我们结合有关的太阳风速度和数密度方面的观测限制,发展了一种新的冕震学方法,可利用波动参数的观测结果推断冕流等离子体片区域在3-10太阳半径范围的阿尔芬速度和磁场强度的径向剖面。我们还在第23太阳活动周内找到了8例较好的CME-冕流摆动事件,其中5例被认定为冕流波事件。比较这些事件发现,导致冕流波激发的CME都具有很高的喷发速度和角宽度,CME与冕流大都从侧面发生相互作用,且作用的最初位置大都位于C2视场的底部或下方,所有正面CME均伴有耀斑现象。这些共同观测特征为我们理解冕流波的激发条件提供了线索。     

Simulation of mode conversion at the magnetopause

Two-dimensional(2-D)and three-dimensional(3-D)hybrid simulations are carried out for mode conversion from fast mode compressional wave to kinetic Alfvn waves(KAWs)at the inhomogeneous magnetopause boundary.For cases in which the incident fast wave propagates in the xz plane,with the magnetopause normal along x and the background magnetic field pointing along z,the 2-D (xz)simulation shows that KAWs with large wave number kxρi～1 are generated near the Alfve′n resonance surface,whereρi is the ion Larmor radius.Several nonlinear wave properties are manifest in the mode conversion process.Harmonics of the driver frequency are generated.As a result of nonlinear wave interaction,the mode conversion region and its spectral width are broadened.In the 3-D simulation,after this first stage of the mode conversion to KAWs with large kx,a subsequent generation of KAW modes of finite ky is observed in the later stage,through a nonlinear parametric decay process.Since the nonlinear cascade to ky can lead to massive transport at the magnetopause,the simulation results provide an effective transport mechanism at the plasma boundaries in space as well as laboratory plasmas.     

压电晶片激发理想流体中各向异性板的泄漏Lamb波

基于流固耦合理论,采用有限元方法,建立压电激发理想流体中各向异性板的泄漏Lamb波的数值模型.数值模拟研究单向纤维增强复合材料中的泄漏Lamb波的色散和衰减特征,得到了全波场数值解,进而分析了不同激励频率,不同纤维取向对波形的影响.结果表明:理想流体中各向异性板的泄漏Lamb波可存在非色散,衰减较小的So模态和色散,衰减较大的Ao模态;通过选择激励频率可以选择合适的传播模态.材料纤维取向不同会影响泄漏波形的传播速度以及色散和衰减特性.数值模拟建立了激励源、材料参数以及相应波形之间的定量关系,可为泄漏Lamb波技术应用于NDE和NDT提供理论参考.     

相对论正负电子对等离子体色散关系

等离子体色散关系是研究等离子体中波及其不稳定性的基础。本文以正电子温度与电子温度之比为参数,对无磁化、无碰撞、各向同性、正负电子对等离子体纵波和横波的色散方程进行解析计算,对正负电子对双温等离子体纵波和横波进行研究,得到长波支和短波支的色散关系。基于纵波和横波解析色散曲．线的不连续性,进而采用数值计算的方法求解完整的正负电子对双温等离子体纵波和横波的色散方程,得到其数值解。纵波和横波的数值解色散曲线可将解析上的长波和短波衔接起来,得到较为全面的色散图像。