Расширение плазмы в вакуум и динамика плазменных сгустков во внешних полях

• Автор: Дорожкина, Дарья Сергеевна
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 188 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Коллективное ускорение ионов при расширении в вакуум полуогра-ниченной плазмы
1.1 Одномерное движение сжимаемой среды
1.1.1 Простые волны в сжимаемой среде
1.1.2 Расширение газа в вакуум
1.1.3 Ударные волны в газодинамике
1.2 Волны разрежения в бесстолкновитсльной плазме
1.2.1 Базовая модель
1.2.2 Обобщения базовой модели
1.2.3 Двойные слои и ударные волны в бесстолкновительной плазме
1.3 Ускорение ионов и формирование ударных волн разрежения в плазме, обогащенной быстрыми электронами
1.3.1 Стандартная методика решения базовой модели
1.3.2 Анализ ударных волн разрежения в бесстолкновительной плазме
1.3.3 Частные случаи расширения полуограниченной плазмы
1.3.4 Влияние теплового разброса ионов по скоростям на условия формирования ударных волн разрежения
1.3.5 Обсуждение результатов

2 Квазинейтральное расширение в вакуум локализованного сгустка плазмы
2.1 Автомодельные решения задачи симметричного разлета идеального газа
2.2 Постановка задачи расширения плазменного сгустка и общий анализ системы исходных уравнений
2.3 Расширение в вакуум сгустка двухкомпонентной "бестоковой” плазмы
с холодными ионами
2.3.1 Решение задачи расширения в адиабатическом приближении
2.3.2 Точное решение задачи о квазинейтральном расширении плазменного сгустка с холодными ионами
2.3.3 Влияние межчастичных столкновений на процесс расширения в
вакуум плазмы с холодными ионами
2.4 Метод моментов для исследования кинетической модели задачи о расширении плазмы в вакуум
2.5 Автомодельные решения для двухкомпонентной плазмы
2.5.1 Бесстолкновительная ’’бестоковая” плазма
2.5.2 Плазма с вихревыми электрическими токами
2.5.3 Расширение плазмы при наличии процессов, ответственных за
изотропизацию функций распределения частиц по скоростям
2.6 Обсуждение результатов
3 Кинетическая модель динамики плазмы во внешних полях
3.1 Метод моментов в задаче о динамике плазменного сгустка во внешних плавно-неоднородных потенциальных полях
3.2 Автомодельные решения
3.3 Динамика сгустка бесстолкновительной двухкомпонентной плазмы в
плавно-неоднородном магнитном поле
3.3.1 Общее решение задачи в адиабатическом приближении

3.3.2 Исследование возможностей ускорения и сжатия плазменного
сгустка в нестационарном магнитном поле
3.4 Поперечная динамика столба бесстолкновительной плазмы в однородном магнитном поле
3.4.1 Общий анализ кинетической модели задачи методом моментов
3.4.2 Точное автомодельное решение
3.4.3 Обсуждение результатов
Приложение А. Условие адиабатичности процесса расширения
Приложение В. Адиабатическое приближение в магнитном поле
Заключение
Литература
зарядов описывается формулой Больцмана:
пе = Zn0exp(eip/Te), (1-31)
где температура электронов Те не зависит от координаты х. Поэтому, эффективное давления плазмы р(п), определяемое согласно (1.28), описывается законом идеального газа (1.3) с показателем 7 = 1:
р(п) = пеТе — ZnTe, Те = const. (1.32)
Таким образом, в данном случае проблема сводится к известной задаче изотермической гидродинамики (п. 1.1.2) о распространении вглубь плазмы простой волны разрежения со скоростью ионного звука cs. При заданном уравнении состояния р{п) локальное значение скорости ионного звука определяется соотношением:

В случае Те = const ионно-звуковая скорость не зависит от плотности среды и всюду равна (1.7):
cs = у/ZTe/nii - со — const. (1-34)
Автомодельное решение при этом записывается в виде, аналогичном (1.16):
п = п0 - п0 [1 - ехр (-1 - £)] ©i-к > Z = x/cat,
(1.35)
и = Со(1 + 0 ©1+5 , = —Те( 1 + £) 01+5 ,
где 05 соответствует ступенчатой единичной функции (1.14).