文档介绍：大连理工大学
硕士学位论文
尘埃等离子体中尘埃空洞形成的非线性理论
姓名:毛松涛
申请学位级别:硕士
专业:等离子体物理
指导教师:刘悦
20070622
摘要尘埃等离子体广泛存在于空间等离子体、实验等离子体和高温核聚变等离子体中。在实验和应用中,人们发现了尘埃空洞。为了弄清尘埃等离子体中尘埃空洞形成的机理,人们用各种方法对其进行了研究,给出了各种不同的解释。年,虶首次在实验中对尘埃等离子体的电离不稳定性进行了实验研究。研究表明,尘埃等离子体中电离不稳定性分线性阶段和非线性阶段。在线性阶段,所有的谐波都被激发起来,不稳定性为细丝核;在非线性阶段,所有的谐波又都降回到零,不稳定性为“大空洞模”。他们在实验中观察到了尘埃空洞的形成和演化,并用各种实验手段对其进行了研究。年,王晓钢等入对尘埃等离子体中的电离不稳定性和共振声波进行了详细的理论分析,给出了色散关系,建立了尘埃等离子体电离不稳定性线性阶段的理论。年,热嗽谝晃苯亲晗迪率状谓⒘顺景5壤胱犹逯谐景?斩葱成的非线性理论。他们的研究表明,尘埃空洞形成和演化过程中,尘埃颗粒主要受电场力和离子拖拽力作用。他们的研究没有考虑尘埃的对流影响。本文在一维柱坐标系下,考虑了尘埃的对流效应,建立了尘埃等离子体中尘埃空洞形成的数学模型,数值求解所建立的模型,得到了尘埃等离子中尘埃空洞形成和演化的数值结果。数值结果表明;柱坐标与实验情况更接近,尘埃的对流对尘埃空洞形成有明显影响。关键词:尘埃等离子体、尘埃空洞、数值模拟大连理工大学硕士学位论文
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作者签名:碰日期:塑独创性说明作者郑重声明:本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
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凼等离子体概述大家都知道,任何物质由于温度不同可以处于固态、液态或气态。这些状态是指物质的“聚集态”而言,即大块的物体由于构成它的微观粒子之间结合或凝聚程度不同。而表现出不同的存在状态。【在固态中,粒子之间的结合最紧密,在液态中次之,在气态中则最松散。要使~个固体转变为液体,需要外界供给能量。当粒子的平均运动能量超过粒子在晶格中的结合能时,晶体的结构就被破坏,固体因而转变为液体。对于液体,,每个粒子也必须具有一定的最小动能,以破坏粒子与粒子问的结合键。当物质达到气体以后,如果继续从外界得到能量,达到一定程度,它的粒子又可以进一步分裂为带负电的电子和带正电的离子,即原子或分子发生电离。【事实上,在任意不等于绝对零度的温度下,气体中必有若干粒子是自然的电离,但数量太少。还不会使气体性质发生质的改变。当有某种自然或人为的原因,使带电粒子浓度超过一定数量以后,气体的行为在许多方面虽然仍与寻常流体相似,但这时中性粒子的作用开始退居次要位置,整个系统将受带电粒子的运动所支配,而表现出一系列新的性质,并可以用外电磁场加以影响。像这样由大量正、负带电粒子和中性粒子组成,呈现宏观中性系统,通常称为等离子体。从聚集态的顺序上说,它排在第四位,所以也叫做物质的第四态。当然,电离气体仅仅是等离子体的一种。像电解质溶液,它里面含有大量自由运动的电子和离子,也可以看成是液态等离子体。又如金属中构成的离子显然是不动的,但是传导电子在金属中不断的运动;还有半导体,其中电子和空穴都在运动,在整体上也是电中性的。所以金属和半导体是典型的固态等离子体。在实验室中,人们获得等离子体大概是从气体放电开始的。法拉第在十九世纪三十年代观察过气体辉光放电中的结构。克鲁克斯则在年指出口】:“这些真空管中的现象在物理学中呈现一种新的领域,在此领域中,物质可以第四态的形式存在”。年,汤姆逊⑾至说缱,由此揭开了粒子物理的研究序幕,大连理工大学硕士学位论文。.
现出来的许多现象谟琛⑷甄怼⒁ò叩㈣。阿耳文在年发表了“宇宙电动力而等离子体物理学也伴随着逐渐发展起来了。从甑降谝淮问澜绱笳轿V梗堑离子体发展的萌芽阶段。这期间,