《靜電電漿非線性現象中相混和非朗道解研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由侯雅巍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：靜電電漿非線性現象中相混和非朗道解研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：侯雅巍
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電漿中和許多現象相關的朗道阻尼，尤其是其非線性行為，許多機制目前仍有爭論。本項目計畫利用電漿動理學理論和我們之前開發的一維靜電電漿動理學程式，對發現的相混問題的新結果深入研究下去。首先，研究非線性朗道阻尼的相關性質和物理機制，對相混現象，尤其是是否存在非朗道解的問題進行細緻研究，力爭研究清楚非線性朗道阻尼中相混現象的物理機制和影響因素，解決非朗道解的存在性問題和存在條件。接著，深入研究電漿靜電不穩定性的相關性質和物理機制，細緻分析其相空間分布函式演化，以及相混現象，力爭研究清楚相混現象和非朗道解在靜電不穩定性中的作用和機制。最後，在程式中加入BGK碰撞項，研究碰撞對非線性朗道阻尼和靜電不穩定的影響，同時也為下一步擴展程式研究電漿動理學性質（例如考慮磁場和多維效應，或者開發Berk-Breizman模型程式研究托卡馬克中高能粒子相關問題），打下良好基礎。
結題摘要
本項目採用動理學理論和數值模擬相結合的方法，對靜電電漿中朗道阻尼、束流不穩定性等現象，尤其是其非線性行為，以及碰撞對這些現象的影響效應進行深入研究。主要發現有：（1）非線性朗道阻尼的長時間演化中，共振電子和低速電子分布在相空間首先由於相混變得混沌，然後發生自組織到很明顯的規則結構。（2）噪聲激發的雙流不穩定性，其增長階段並不是傳統認為的線性增長，而是非線性的。此現象是由不同諧波的相互作用引起的,諧波的波長是由系統的尺寸和數值噪聲決定的。（3）多束流不穩定性演化過程中，奇數束流波能量線性增長階段有明顯的震盪行為，偶數束流不存在明顯的震盪行為。不同的諧波分別在“線性”增長階段和非線性飽和階段，主導不穩定的演化狀態。（4）BGK碰撞能夠增大朗道阻尼的阻尼率，同時會抑制雙流不穩定性的發展，如果碰撞頻率較大，不穩定性將很難激發。（5）對於托卡馬克高能粒子研究的Berk-Breizman模型中，高能粒子引起的不穩定性和系統本身的阻尼的相互競爭，使得電場隨時間演化出現阻尼、周期、混沌、chirping等現象。上述結果，一方面加深了對於靜電電漿非線性現象物理機制和Vlasov-Poisson系統性質的理解，另一方面為後續電漿動理學研究，尤其是托卡馬克高能粒子波粒相互作用研究奠定良好的基礎。
