离子声波非线性朗道阻尼的实验研究

电子或者离子波的非线性朗道阻尼是最重要的非线性等离子体实验现象之一。1965年O'Neil,Al'tshul和Karpaman等人理论预言,大振幅的电子或离子波的振幅衰减并不是像线性理论表明的按指数衰减规律。1972年Franklin等人测量非线性电子朗缪尔波的振幅在传播过程中的衰减也证实其并非为单调性的指数衰减。证明振幅的振荡是由于捕获电子的非线性效应而产生,从而实验证实了电子朗缪尔波非线性朗道阻尼现象的存在。     

大振幅离子声波非线性效应的理论和实验研究

QNeil和Altshul等研究了大振幅电子朗缪尔波随时间阻尼的非线性理论.Franklin等实验得到了电子朗缪尔波振幅周期性变化的结果.但由线性朗道阻尼(或增长)发展到非线性效应几个阶段的理论和实验研究进行的很少.本文对离子声波非线性效应的研究证明理论与实验的结果比较是一致的.     

离子声孤波在非均匀等离子体中的演化方程

弱色散等离子体中非线性离子声波由Korteweg de Vriles(Kdv)方程控制,它们解是一系列孤波。等离子体不均匀,离子声孤波由变系数Kdv方程描述。强色散均匀介质非线性离子声波包由非线性Schr(?)dinger方程控制,它的解也是稳定的波色孤立子。Mohan和Buti研究了非均匀介质情况,得到了修正的非线性Schr(?)dinger方程。本文考虑了热离子效应,在背景非均匀态更接近实际情况下,应用同样方法处理了非线性离子声波。     

含杂等离子体中的非线性Langmuir波

非线性Langmuir波在激光聚变、空间等离子体相干结构以及等离子体湍流过程中占有十分重要的地位,它的研究一直受到人们的普遍关注,1972年Zakharov等人研究了非磁化等离子体中Langmuir波与离子声波的非线性耦合,导出了著名的Zakharov方程,1982年Rao等人在更一般条件下得到了Langmuir波缓变振幅与低频静电密度扰动的非线性耦合方程级,并采用小参量展开法,求出包络孤立子解,近年来     

离子声波漂移不稳定性的实验研究

当电子温度T_e远高于离子温度T_i,使电子相对于离子漂移速度V_d超过临界值V_(dc)时,电子分布函数在离子声波速度V_φ处的导数会大于零,离子声波则变成不稳定的.在长波极限条件下,可得到离子声波的增长率γ(K)为     

一种新型载流阿尔芬涡旋

等离子体中的低频模对于等离子体输运和约束的研究极为重要。对磁化等离子体中的各种非线性低频波,许多作者作了广泛的研究,但多局限于静态的平衡等离子体。本文探讨了电子成分相对于离子成分运动的低速载流等离子体中的剪切阿尔芬波,得到了一种新的偶极涡旋解。其波动特征受到电子和离子成分相对运动的强烈影响,并且它的传播速度区比通常的静态等离子体中的阿尔芬涡旋多出一个低速区,这可能对于等离子体的反常输运和约束有显     

激光拍频波驱动的电子等离子体波的有质动力饱和效应

电子等离子体波的拍频激发在等离子体加热、等离子体诊断、激光等离子体加速器以及在研究电离层等离子体等方面具有广泛的应用。最近,由于激光拍频加速器及Surfatron工作的兴起,电子等离子体波的非线性激发及其对粒子的加速引起越来越多的研究者的兴趣。理论上电子等离子体波的最大振幅可达到波破裂极限,E_p=mcωp/e,对于10~(18)     

尘埃等离子体中尘埃电子孤立波

尘埃等离子体由电子、离子和大小为微米量级的强带负电的颗粒组成.由于它广泛存在于聚变反应器边缘区、彗星、行星环以及低温等离子体材料加工装置中,因此,近年来,对尘埃等离于体中的尘埃运动特性和集体效应的研究越来越引起人们的兴趣最近,Shukla等人研究了非磁化尘埃等离子体中的集体效应.他们假定波的相速远大离子的热速度而远小于电子热速度,尘埃振荡频率大于离了     

Fokker-Planck模拟离子声波中离子的能量输运

利用线性化Fokker-Planck方程模拟了激光等离子体中的离子声波, 重点研究了离子声波过程中的离子热流. 通过将线性化Fokker-Planck方程转化为本征值问题, 求解得到离子声波的本征模和扰动分布函数, 进而计算出ZT_e/T_i和kλ_ii对离子热导的影响, 这里Z, T_e/T_i, k, 分别表示离子的有效电荷数、电子与离子的温度之比、离子声波的波数和离子的平均自由程. 在碰撞极限下kλ_ii→0数值计算给出的离子热导与Braginskii的结果一致. 当kλ_ii较大时, Braginskii理论不再成立, 离子热流出现受限的现象. 在朗道阻尼可以忽略的情况下, 离子热导随kλ_ii的演化能够非常好地用公式进行拟合, 并给出了拟合参数与ZT_e/T_i的关系.     

磁云边界层中等离子体波的Wind飞船观测

根据Wind飞船上工作频率在4~256 kHz的热噪声接收器(TNR)的等离子体波和相关太阳风与磁场的观测资料, 我们分析了60余个磁云边界层样本中的等离子体波活动, 首次发现磁云边界层(BL)中常常存在不同于邻近太阳风(SW)和磁云体(MC)中的、丰富多姿的等离子体波活动. 它的一些基本特征是: 在电子等离子体频率(f_pe)附近的朗缪尔波增强是磁云边界层中最占优势的一种波活动, 约占总样本数的75%; 朗缪尔波和频率f < f_pe的离子声波活动都增强的事件, 约占所研究样本的60%; 也在一些边界层中于热噪声接收器整个频段内观测到一种宽频带的等离子体波活动增强现象, 约占研究样本的30%, 这在研究样本中的邻近太阳风和磁云体中没有观测到; 此外, 分析还揭示, 电子与质子温度比T_e/T_p≤1时还常能在磁云边界层中观测到离子声波增强活动, 传统的等离子体理论遇到了解释上的困难. 文中的新结果进一步说明磁云边界层是一种重要的动力学结构, 它将对了解磁云边界层物理提供重要的诊断, 也为发展空间等离子体波理论开拓新的空间.     

垂直无碰撞激波中质子的混沌运动和加热

观测资料和理论计算都发现太阳风与高马赫数准垂直无碰撞激波作用后有一部分质子被激波反射.这些质子在垂直于磁场的方向上有很大的速度,它们将在回旋运动作用下再次向下游运动.当这些质子第二次与无碰撞激波相互作用后,大部分会越过激波进入下游区域,导致激波下游的质子呈非Maxwell速度分布.它们还引起下游等离子体温度的各项异性(T_┴/T∥》l),进而激发离子回旋波和镜波.这两种不稳定性造成高马赫数准垂直无碰撞激波的耗散,使激波上游的等离子体动能转化为下游等离子体的热能.McKean等还发现在激波区域存在较大温度各项异性处,同时产生离子回旋波和镜波,并向下游传播.     

星系密度波的非线性增长

星系螺旋结构的密度波理论受到人们广泛的重视。考虑到波的有限群速度,以及星系激波的耗散,需要解决密度波的长期维持。不少工作采用线性密度波的不稳定模式来补偿波能的耗散,线性波还存在共转奇异性,有必要分析密度波的非线性增长。另一方面,数值试验都发现,在适当物理条件下的螺旋密度波是不稳定的。人们还讨论了非线性星     

海洋内孤立波斜相互作用的Mach效应特性实验

当海洋工程结构物或水下航行器在海洋中遭遇异常大振幅内波时可造成损害甚至失事,海洋内孤立波斜相互作用的Mach效应是一种特殊海洋现象,也是异常大振幅内孤立波的重要成因.为了在实验室模拟具有海洋跃层环境中的内孤立波斜相互作用并控制Mach效应的产生,首先将两只直立无底圆柱筒放置在淡/盐水分布的两层流体环境中,淡/盐水混合区模拟海洋密度跃层,保持筒底与筒外水体的交换,以方便形成筒内外混合区的高度差;再将两柱筒平稳迅速移出,利用柱筒内外淡/盐水混合区高度差的重力塌陷扰动形成两列内孤立波,其在交汇区发生斜相互作用,并借助高清图像处理技术结合几何射线方法完成测量.实验结果表明:两列内孤立波斜相互作用性质取决于分层环境、两柱筒之间距离以及两列内孤立波的波幅和相位,上述方法可有效控制分层流实验水槽中Mach效应的产生.进一步分析表明:两列内孤立波相互作用的Mach效应将导致波幅显著增强,传播速度明显增大,且传播方向受两者振幅大小的控制,振幅相差越大所产生Mach效应的临界夹角越大.此外,通过内孤立波斜相互作用的Mach效应实验结果与Kd V,BO和MCC三种理论模型的比较,实验验证了Mach效应对非线性理论模型的适应性.     

非线性液晶

液晶的非线性效应是一个重要的课题,已引起广泛的研究(见文献[1]及其中的参考文献)。一般而言,液晶的非线性效应可分为三类。(ⅰ)液晶物质本身是非线性的(换言之,其耗散函数是高于二阶多项式的函数,参看文献[1,2]);(ⅱ)非线性的光学性质;(ⅲ)有关方程线性化后遗留下来的高阶项的效应。本文要讨论的是第一类的非线性性质。     

有限振幅超声波在生物组织中传播的非线性效应

有限振幅超声在生物组织中传播时将出现非线性效应。对在生物医学超声频率和强度范围下的有限振幅超声波在生物组织中传播的非线性效应进行理论预言和实验研究,结果表明：由于非线性效应存在,使得超声效率因子、有效传播距离较小,声衰减系数增加,理论曲线和实验结果基本吻合,说明用有效传播距离和效率因子可以定量描述非线性效应对有限振幅超声波在生物组织中传播的影响。     

等离子体彗尾中非线性扰动波的讨论

Ⅰ型彗尾作为管状等离子体柱体浸没在太阳风等离子体之中。两类等离子体由切向间断面分开,其自由边界面不断经受着K-H不稳定性效应,由此导致了彗尾中的螺旋状结构以及相应的波运动。一些文章,已运用线性理论进行了分析,但是“非线性演化过程”对扰动波     

非线性尘埃-漂移波的局域多峰结构

近十年来 ,尘埃等离子体 ,由于它在空间环境研究和等离子体材料加工过程研究中的广泛应用 ,越来越引起人们的普遍关注 .等离子体中强电尘埃的存在不仅改变了等离子体中的电磁特性 ,修正了原有的波动模式 ,而且可以激发新的极低频的波动模式 .不少作者对尘埃等离子体中的非线性现象进行了研究 ,发现了极低频静电波和电磁波 .Ｌｉｕ等人[1 ] 和Ｃｈｅｎ等人[2 ] 分别研究了非磁化和磁化尘埃等离子体中的非线性尘埃声波 ,并得到了局域孤立结构 .最近 ,Ｃｈｅｎ等人[3 ,4]研究了尘埃等离子体中一种新的极低频的电磁波 ,即尘埃 -阿尔芬波 .研究结…     

磁化离子声孤立波

本文在计及电荷分离条件下考察了双温低β等离子体中与外磁场成一角度斜向传播的磁化离子声孤立波,得到非线性色散关系,确定了波速和波幅范围。分析表明,电荷分离色散对孤立波性质有重要影响。     

关于迴旋孤立波和低混合孤立波的存在问题

一、前言 近年来,Yu找到了两种低频常磁场B作用下的密度分布为腔子型的热等离子体孤立波:静电离子(回辶)旋孤立波(electrostaticion cyclotron)和低混合孤立波(lower hybrid)。它们都是在电中性假设下讨论B=常数情况得出的。本文用逗留曲线分析法解析地证明了在Yu的同样条件下,考虑了电荷分离效应后,上述两种孤立波都是不存在的。     

小振幅大气重力波传播的数值研究

应用二维可压大气全非线性动力学模型, 模拟了小振幅中频重力波波包的非线性传播. 并与相应线性模型的模拟结果作了比较. 结果表明在等温大气中非线性效应对小振幅重力波传播的影响是可以忽略的. 而在非等温大气中, 非线性效应对于重力波波包传播的影响显著, 主要表现在非线性相互作用将显著地减小波包能量传输速度; 波振幅增长率也小于线性传播结果, 但波动量仍能保持守恒. 中层大气的观测也给出了非等温大气导致的波非线性相互作用的证据.