Численное моделирование коллапса и турбулентности колебаний плазмы вблизи нижнего гибридного резонанса Кирпичников, Александр Петрович

Короткий опис

Кирпичников, Александр Петрович.
Численное моделирование коллапса и турбулентности колебаний плазмы вблизи нижнего гибридного резонанса : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.02. - Москва, 1985. - 161 с. : ил.
Введение диссертации (часть автореферата)на тему «Численное моделирование коллапса и турбулентности колебаний плазмы вблизи нижнего гибридного резонанса»
Диссертация посвящена численному исследованию проблем сильной турбулентности колебаний магнитоактивной плазмы вблизи частоты нижнего гибридного резонанса.
Выбор темы определен следующими основными обстоятельствами. Исследование сильно нелинейных явлений в плазме, приводящих к появлению особенностей в поведении электромагнитных полей и плотности плазмы, в настоящее время привлекает значительное внимание. Одним из них является ленгмюровский коллапс [1,2] и связанная с ним сильная турбулентность ленгмюровских колебаний [ 3,4] . Эти явления сейчас исследованы подробно, и здесь хотелось бы отметить только тот факт, что коллапс ленгмюровских колебаний возможен в силу закона дисперсии ленгмюровских колебаний с^ . + ") (I) где = ^ ~ электронная лонгмюровская частота плазмы; ( - радиус дебаевского экранирования; та -Г
Со и с- - частота и волновое число колебаний; Уп,^ и масса и температура электронов плазмы.
Из (I) следует, что если в плазме имеется интенсивный газ плазмонов, то в областях повышенной интенсивности плазмонов возникают ямки плотности плазмы, играющие роль потенциальных ям для плазмонов. При этом происходит накопление плазмонов в этих ямках, приводящее к ещё большему их углублению с одновременным уменьшением их пространственных размеров.
Физический смысл модуляционной неустойчивости состоит в том, что при случайном возрастании локальной плотности энергии шумов VI усреднённая сила -У &—Ь—0 (так называ
7 Ьул,^1емая сила Миллера [ 51 ), дейтвующая на электроны плазмы, выталкивает их из области локализации. Поле разделения зарядов вытяги^ вает и ионы, так что образуется минимум плотности плазмы, в котором заперты ленгмюровекие шумы. В следствие этого появляются каверны, в которых максимуму поля соответствует минимум плотности. В соответствии с законом дисперсии (I) сила, действующая на плаз-моны §■ - с11с е-'Эс^сОО/ЗъГ, направлена к центру ямы, а значит, достаточно медленные плазмоны захватываются в яцу, что, в свою очередь, увеличивает высокочастотное давление. Тем самым возрастает деформация профиля плотности, потенциальная яма для плаз-монов становится глубже, что приводит к дальнейшему росту локальной интенсивности ленгмюровских волн и высокочастотного давления. Коллапсом называется явление взрывного схлопывания образующихся при модуляционной неустойчивости каверн с плазмонами, при этом за конечное время каверны схлопываются до размеров, при которых становятся существенными процессы поглощения энергии из-за затухания Ландау или пересечения электронных траекторий 6-10 .
Для порогового значения энергии колебаний, при которой становятся существенными нелинейные эффекты в развитии модуляционной неустойчивости, справедливо энергетическое соотношение а, где - тепловая скорость электронов, - потенциал волны. Воспользовавшись тем, что электрическое поле плазменной волны Е<~ с.Ср 5 отсюда получим следующее по порядку величины условие модуляционной неустойчивости ленгмюровских колебаний кН ^ (2)
-4В плазме, помещённой в магнитное поле, наибольший интерес представляют нижнегибридные колебания с частотами, лежащими в интервале

Г « сЗце. = уъ'с, ' ^Ие. = - соответственно ионная и электронная циклотронные часто