Тепловые свойства неидеальных систем с изотропными парными потенциалами в приложении к пылевой компоненте комплексной плазмы

• Автор: Хрусталев, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Ц&w диссертационной работы

Научная новизна

Положения, выносимые на защиту

ГЛАВА 1. ВОПРОСЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ

СВОЙСТВ

1.1. Методы исследования неидеальных диссипативных систем

1.1.1. Наблюдения пылевых структур в лаборатории

1.1.2. Численное моделирование диссипативных систем частиц

1.1.3. Диагностика пылевой компоненты комплексной плазмы
1.2. Зарядка пылевых частиц в плазме
1.2.1 Модель ограниченного орбитазъного движения
1.2.2. Зарядка макрочасгтп! в слабоионизованной плазме
1.3. Взаимодействие между пылевыми частицами в плазме
1.3.1. Электростатическое взаимодействие
1.3.2. Другие типы взаимодействий
1.4. Силы, действующие на пылевую частицу в плазме
1.4.1. Электродинамические силы
1 4.2. Силы неэлектрической природы
1.4.3. Оценка сил, действующих на пылевую частицу в плазме
1.5. Кинетические коэффициенты и тепловые свойства неидеальных
систем
1.5.1. Кинетические коэффициенты в равновесных средах
1.5.2. Чиспенныерасчеты коэффициентов переноса в системах Юкавы
1.5.3. Теплопроводность и коэффициенты переноса
1.5.4. Теплоемкость
1.6. Заключение по первой главе
ГЛАВА 2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЫЛЕВОЙ КОМПОНЕНТЫ. ТЕОРИЯ И ЧИСЛЕННОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
2.1. Плотность энергии, теплоемкость и коэффициент диффузии
2.1.1 Уравнения состояния неидеалъных жидких систем
2.1.2. Коэффициенты переноса д м жидких систем

2.2. Плавление и придел при низких температурах
2.2.1. Классический придал при низких температурах
2.2.2. Теория плавления двумерных систем
2.3. Аппроксимация плотности энергии
2.3.1. Аппроксимация плотности энергии в системах типа Юкавы
2.3.2. Аналитическое описание термодинамических функций в жидких
средах
2.4. Результаты численного моделирования
2.4.1. Параметры численных экспериментов
2.4.2. Результаты исследования термодинамических и транспортных
свойств
2.4.3. Сравнение результатов с существующими численными данными
2.5. Заключение и выводы по второй главе
ГЛАВА 3. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ И ТЕПЛОЕМКОСТЬ
3.1. Основные соотношения и теория
3.1.1. Общий подход к рассмотрению транспортных процессов
3.1.2. Поток тепла в неидеальной системе
3.1.3. Флуктуации потока тепла
3.2. Параметры численных экспериментов
3.3. Теплопроводность неидеальных диссипативных систем
3.3.1. Случай слабой диссипации и безднссипативные системы
3.3.2. Компоненты теплопроводности для неидеальных систем
3.3.3. Исследование кинетической компоненты теплопроводности
3.3.4. Влияние диссипации на тетопроводностъ
3.3.5. Влияние неидеапыюсти на тетопроводностъ
3.3.6. Сравнение с существующими читанными и экспериментальными данными
3.4. Численное исследование теплоемкости в диссипативных системах
3.4.1. Метод флуктуаций
3.4.2. Сравнение результатов вычислений теплоемкости разными
способами
3.5. К диагностике слабонеидеальных систем
3.6. Заключение и выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТ И ЕГО СРАВНЕНИЕ С АНАЛИТИЧЕСКИМИ И ЧИСЛЕННЫМИ РЕЗУЛЬТАТАМИ
4.1. Вопросы обработки экспериментальных данных

4.1.1. Восстановление траекторий и скоростей настиг
4.1.2. Восстановление корреляционных показателей
4.1.3. Восстановление распред&тения температуры по структуре
4.2. Эксперимент с разогревом пылевой структуры
4.2.1. Общее описание эксперимента
4.2.2. Описание наблюдаемого в эксперименте
4.2.3. Опред&тение теплопроводности и температуропроводности
4.3. Эксперимент с электронным пучком
4.4. Сравнение результатов лабораторных и численных экспериментов
4.5. Заключение и выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

<р1г )=—схр( —4-1 . (1-22)
г ''
При /. = к„ потенциал (1.22) представляет собой так называемый экранированный кулоновский потенциал Дебая-Хюккеля, полученный в результате решения линеаризованного уравнения Пуассона [76].
Следует отметить, что, поскольку плавающий потенциал поверхности частицы ф, по порядку величины равен энергии электронов, экранировка частиц может быть существенно нелинейна. Кроме того, на поверхности частиц происходит электрон-ионная рекомбинация, в результате чего вблизи пылевой частицы отсутствует обратный поток ионов (электронов), а их функции распределения не являются максвелловскими Расчеты структуры экранирующего облака в бесстолкновительном режиме с учетом нелинейности уравнения Пуассона и немаксвелловских спектров распределения для скоростей ионов и электронов представлены в работе [77], где было показано, что экспоненциальная форма (1.22) сохраняется на расстояниях г 2 ц ,/*А эффективная длина экранирования близка к величине электронного радиуса Дебая Ф = , а с дальнейшим ростом размера
частиц, при условии ?-,* , величина л может значительно превышать величину У-;к,
Данные расчеты не совсем согласуются с результатами измерений радиальных (перпендикулярных к силе тяжести Земли) сил взаимодействия между двумя частицами, выполненных в работе [69] для макрочастиц в приэлектродном слое_ ВЧ-разряда, где было получено, что экранировка мелких частиц ор2 шси-С/.ЗО у/и/ определяется экспоненциальным