Дослідження процесів релаксації нелінійних ленгмюрівських коливань великої амплітуди з використанням методів комп’ютерного моделювання - Автореферат

З іншого боку, процес хаотизації коливань, перехід енергії упорядкованого, регулярного руху у енергію теплового руху, "розігрів" плазми завжди мали принциповий науковий інтерес. ленгмюрівський плазма електрон Мета дисертаційної роботи полягає в зясуванні нелінійних механізмів релаксації ленгмюрівських коливань великої амплітуди в плазмі з використанням аналітичних та чисельних методів, а саме: вивчення динаміки обмеженої синтезованої плазми, що складається з пучків позитивно та негативно заряджених іонів, початкова геометрія яких призводить до симетричних ленгмюрівських коливань, аналітичного дослідження та чисельного моделювання методом "частинок у комірках" еволюції спочатку однорідного зарядженого плоского шару холодної плазми без зіткнень, розгляду чисельним методом "частинок в комірках" нелінійного відгуку просторово обмеженої плазми на сторонній високочастотний заряд із заданим розподілом густини, що вводиться у неї, аналізу одномірних нелінійних ленгмюрівських коливань в холодній неоднорідній плазмі та отримання рівняння моменту самоперетину траєкторій у випадку малих плазмових неоднорідностей довільного виду і будь-яких градієнтів початкового збурення, вивчення одномірної динаміки плазми з урахуванням взаємодії електронних коливань та іонного руху, та одержання аналітичного виразу для часу перетинання електронних траєкторій та виникнення одномірної турбулентності, розгляду енергообміну між локалізованим ленгмюрівським збуренням та плазмовими електронами, розробки алгоритму та складання програми розрахунків за новим чисельним методом для дослідження впливу електронної температури на ленгмюрівські коливання великої амплітуди, та цих коливань на температуру електронів. Ленгмюрівські симетричні коливання в обмеженій синтезованої плазмі, що складається з пучків позитивно та негативно заряджених іонів, можуть призводити до самофокусування (самостиснення) пучків під дією пондеромоторної сили, після чого деформаційна енергія передається невеличкій групі швидких частинок, що покидають систему; основна ж частина частинок залишається холодною і поширюється практично без розширення; ці два ефекти визначають високі транспортні властивості такої системи; початкове довільне збурення в одномірній плазмі, що може бути ніяк не повязано із неоднорідністю плазми, призводить до виникнення вузьких піків густини через наростаючий з часом фазовий зсув коливань різних електронів; піки густини завжди переміщуються вбік зменшення концентрації іонів; їхня амплітуда при переміщенні може наростати або зменшуватись в залежності від напрямку градієнту початкового збурення; кількість електронів, що утворюють піки густини, зменшується із зменшенням неоднорідності плазми, але завжди амплітуда піків росте з часом необмежено до моменту самоперетину електронів; електричне поле ленгмюрівських коливань холодної плазми містить незалежну від часу компоненту, що призводить до руху іонів; внаслідок взаємодії електронних коливань та іонного руху навіть за малих амплітуд відбувається перетинання електронних траєкторій через деякий час tc, тобто у системі виникає одномірна турбулентність; зміщення іонів з початкового місцеположення за час tc, а також їх кінетична енергія в цей момент часу залежить лише від відношення мас іону та електрону; ця енергія складає лише незначну частину осциляторної енергії.У вступі до дисертації обгрунтовується актуальність теми дисертаційної роботи, дається стислий зміст дисертації, наводяться основні положення, що виносяться на захист. Раніше, при дослідженні нелінійних коливань електронів плазми на фоні нерухомих іонів, було показано, що ці коливання є періодичними, якщо амплітуда початкового збурення не перевищує деякої критичної амплітуди коливань ac. Кожний електрон здійснює прості гармонійні коливання навколо свого становища рівноваги. Коливання не залежать від амплітуди та від коливань інших електронів. Фізичний смисл величини критичного початкового збурення полягає у тому, що за більш великих збурень потенційна енергія утворюваних електронних згущень виявляється менша за початкову кінетичну енергію електронів, у результаті чого порушується умова існування періодичного розвязку, відбувається перетинання електронних траєкторій вже на першому періоді та повязане з цим змішування частинок.В другому підрозділі другого розділу аналізується задача про нелінійні електронні коливання у плоскому згустку (шарі) зарядженої плазми з характерним розміром L, у якому в початковий момент часу однорідно розподілені нерухомі електрони й іони, але концентрація електронів менша за концентрацію іонів. На протязі деякого часу, малого в порівнянні з характерним часом іонного руху (він встановлюється далі), іони можна вважати нерухомими та задача про нелінійні електронні коливання розвязується точно. Кожний електрон осцилює навколо свого становища рівноваги з амплітудою, пропорційною x0 причому коливання сусідніх електронів синфазні, тобто при обраних початкових умовах у системі збуджується нульова мода

Основний зміст роботи