Кинетические модели столкновительной плазмы для установок УТС и космических двигателей

• Автор: Батищев, Олег Викторович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 451 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ГИБРИДНЫЙ МЕТОД ЧАСТИЦ В ЯЧЕЙКАХ ДЛЯ
МОДЕЛИРОВАНИЯ СТОЛКНОВИТЕЛЬНОЙ ПЛАЗМЫ
1.1 Прямое моделирование Кулоновских соударений
1.2 Уравнение Ланжевена для модельных уравнений типа Фоккера-Планка
1.3 Уравнение Ланжевена для Кулоновских столкновений
1.4 Физическая модель пристеночного слоя Токамака
1.5 Гибридный метод Р1С для плазмы и нейтрального газа
1.6 Моделирование бифуркации в 80Ь плазме Токамака
ГЛАВА 2. КИНЕТИЧЕКИЕ МОДЕЛИ НА ОСНОВЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ОБЪЁМОВ ДЛЯ ПЛАЗМЫ С КУЛОНОВСКИМИ СТОЛКНОВЕНИЯМИ
2.1 Метод расщепления для электрон-ионной плазмы с Кулоновскими столкновениями
2.2 Конечно-разностная аппроксимация операторов
2.3 Моделирование нелокального переноса в плазме
2.4 Кинетическое моделирование стационарных течений пристеночной плазмы в экспериментальных Токамаках
Алькатор
I сеV
Дублет
2.5 Численное исследование переходных течений в пристеночной плазме Токамака
ГЛАВА 3. МЕТОД КОНЕЧНЫХ ОБЪЁМОВ ДЛЯ ГАЗА И ПЛАЗМЫ
С УПРУГИМИ И НЕУПРУГИМИ СТОЛКНОВЕНИЯМИ
3.1 Консервативные конечно-разностные модели некоторых операторов упругого и неупругого рассеяния газа и
плазмы
3.2 Моделирование рециклинга нейтралов в пристеночной плазме Токамака
3.3 Кинетическое моделирование термоэлектрического эффекта в пристеночной плазме Токамака
3.4 Кинетическое моделирование серии вспышек пристеночных мод в SOL плазме Токамака
3.5 Кинетическое моделирование линейной плазменной установки
ГЛАВА 4. КИНЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПЛАЗМЕННЫХ
КОСМИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ
4.1 Прямое кинетическое (PIC) моделирование миниатюрного
плазменного двигателя с анодным слоем
4.2 Фоккер-Планковская модель плазменного двигателя
с высоким удельным импульсом
4.3 Численное исследование работы геликонного
источника плазмы
ГЛАВА 5. КОНСЕРВАТИВНЫЕ, АДАПТИВНЫЕ И ГИБРИДНЫЕ
МЕТОДЫ КИНЕТИЧЕСКОГО И ЖИДКОСТНОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ ГАЗА И ПЛАЗМЫ
5 Л Полностью консервативный кинетический метод для
столкновительных газа и плазмы
5.2 Применение консервативного кинетического метода для моделирования течений газа и плазмы
5.3 Универсальный адаптивный метод рекурсивного
дробления и укрупнения сетки (РДУ)
5.4 Численный анализ бифуркации решений
нелинейного уравнения теплопроводности со стоком
5.5 Гибридный метод частиц и конечных разностей для моделирования газа и плазмы со столкновениями
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Преобразование операторов к (г,//) системе
координат
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Дополнения к построению уравнения
Ланжевена
ПРИЛОЖЕНИЕ В Метод Нью тоновских итераций для коррекции
сеточной функции распределения
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Сечения основных плазмохимических реакций
водорода
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Метод построения аналитических решений
нелинейных уравнений с заданными свойствами
для тестирования численных методов
ЛИТЕРАТУРА

распределения электронов, различных ионов и нейтральных частиц неравновесной.
В то же время представляется заманчивым применить гибкий метод частиц [230, 274-288], развитый нами для бесстолкновительных систем, описываемых уравнениями Власова-Пуассона (или Максвелла) [13, 178]:
§И+у*1+±-Е*1т о, а-м.*-
31 дх та 8у ^ ц
сНуЕ = 4?г£еа |/аЛ а
для моделирования систем частиц, описываемых кинетическими уравнениями общего вида:
^ + , а,^еА,г2,
31 дх та А ду
Ел=Р(/е, ДА-) (1-2)

где столкновительный член в правой части включает различные линейные и нелинейные, упругие и неупругие столкновительные процессы: Кулоновские соударения, ионизация, возбуждение электронным ударом, перезарядка, соударения со стенкой и т.д. Амбиполярное электрическое поле должно находиться из фактических функций распределения (ФР) и обеспечивать квазинейтральность, поскольку разрешаемый пространственный масштаб Ах»Дд.
1.1 Прямое моделирование Кулоновских соударений.
Известно, что метод прямого моделирования соударений Монте-Карло (МС) эффективно используется в динамике разреженного газа [