非均匀等离子体湍流的重正化准线性理论——Misguich-Balescu理论的推广

本文把Misguich和Balescu建立的均匀等离子体湍流的重正化准线性理论推广到非均匀等离子体湍流。在弱耦合和弱非均匀性近似下,得到传播算符和平均湍性碰撞算符的明晰表达式。非均匀性除对算符中的扩散贡献、共振加宽或频移、Dupree衰减和平均分布函数在速度空间的陡度效应等作出一定的修正之外,还引出新的指数微分算符:在传播算符中是涨落电场关联函数非均匀性导致的新的速度微分算符,在平均湍性碰撞算符中是平均分布函数非均匀性导致的新的空间微分算符。平均分布函数非均匀性还使得在平均湍性碰撞算符中出现的两个互为逆运算的自由流传播算符不能抵消,从而使包含在(直接作用于平均分布函数的)传播算符中的非马尔可夫效应显露出来。 关键词：     

非均匀等离子体湍流重正化准线性理论中的平均电场效应

在非均匀等重离子体湍流重正化准线性理论中考虑了平均电场电子轨道的扰动，此时平均电场除了修正传播算符和崦生碰撞算符中的Ｄｕｐｒｅｅ衰减外，还导致附加的共振加宽或频移     

非均匀等离子体湍流的重正化准线性理论(Ⅰ)——Misguich-Balescu理论的推广

本文将Misguich和Balescu的理论推广到非均匀等离子体的情形,导出了包括非均匀性效应的扩散方程与扩散张量的表式以及色散关系。指出Pelletier等人对等离子体湍流可作马尔科夫近似处理的论证完全不适用于非均匀等离子体湍流的问题。 关键词：     

离子声孤子在不均匀等离子体中的传播特性

本文考虑了离子的有限温度和离子与中性分子的碰撞,讨论离子声孤子在电离导致的弱不均匀等离子体中的传播特性,得到自洽的非均匀浓度分布N(x),漂移速度分布V(x)和相应的孤子解,数值计算给出孤子幅度、速度、宽度随位置的变化,所得结果合理并与实验相符。 关键词：     

非均匀等离子体对强激光传播及电子束输运的影响

本文介绍近期针对非均匀等离子体对强激光传播和电子束输运影响取得的研究进展,首先研究弱无序分布等离子体对强激光传播的影响,提出强激光在弱无序等离子体中存在非线性分支流传输机制,并阐明光电离效应及相对论效应对分支流的重要影响。此外,研究等离子体密度梯度对相对论电子束输运过程的影响,发现相对论电子束输运所激发的静电波在空间固定点处的波数或相速度随时间变化,并且不依赖于等离子体密度的上升或下降,静电波的局域空间波数最终随时间逐渐增大,这导致在非均匀等离子体中静电波通过朗道阻尼方式将能量耗散转移给背景电子,表现为一种由背景等离子体密度梯度引起的束流能量耗散新机制。     

对“非均匀等离子体湍流重正化准线性理论中的平均电场效应”一文的质疑

文献［１］的作者在该文中把湍性电场的系综平均值Ｅ０（ｘ，ｔ）作为基本小量，并用它去定其他各个物理量的数量级。这种做法没有物理根据，也是迄今为止等离子体湍流（不管是均匀还是非均匀）的理论处理中没有先例的：１既然Ｅ０（ｘ，ｔ）是湍性电场的系综平均值，那它...     

一种简化非Gauss场模型在随机介质中光传播问题中的应用

为了研究大气湍流间歇性的光传播效应，构造出一种比较简单的非Gauss场模型(Poission场 )用于描述大气介电常数(或折射率)随机起伏.模型特征泛函含有四个待定函数，根据大气湍 流的统计均匀性，介电起伏的单点概率分布函数，以及介电起伏能谱可以选择或确定它们. 对在这种简化湍流中传播的光波平均场及二阶统计矩性质进行了理论分析，并给出数值模拟 的一个简单例子. 关键词： 光波传播 大气湍流 间歇性     

高频波激发低频磁场和离子声波的重整化强湍动理论

本文给出了高温等离子体中高频波激发低频磁场和离子声波强湍动过程的重整化理论,以便改善通常的弱非线性处理方法,从Vlasov-Maxwell方程组出发,在Fourier表象中得到了包含“最发散”和“次发散”效应互相耦合的高频和低频传播于重整化方程组,从而获得了高、低频振荡粒子重整化分布函数和场的耦合关系。在“最发散”重整化近似下,我们求解了高低频传播子方程组,得到了展开到v₄(高频湍动场能密度与等离子体热能密度之比)一次方的近似解和重整化介电函数等表达式。然后,在Fourier逆变换下导得了我们所要的时空表用中重整化强湍动方程组。最后,作为一个说明重整化作用的例子,在一维稳态下求解了孤立子的形式。 关键词：     

等离子体中波驱动电流的相对论效应

在以前文献中,曾从含有经典碰撞项的动力方程出发,研究了波驱动电流的相对论效应。对于高温等离子体,我们可不计经典碰撞项,只考虑湍流碰撞过程对电子分布的贡献。从动力方程出发,导出了矩方程,并计算了弱相对论和强相对论情形下,驱动电流的效率因子。     

漂移波湍流中“clumps”理论

本文基于Misguich和Balescu提出的轨道的随机处理发展了漂移波湍流中“clumps”的一种理论。指出clump效应不仅存在于非磁化湍性等离子体中也存在于磁化湍性等离子体中。它的存在使得实际横越磁场的扩散比Dupree理论预言的要小得多。导出了clumps寿命的一个明晰的表达式,它正比于横越磁场扩散的特征时间并对数地依赖于粒子的初始相对位置。 关键词：     

任意磁场位形下弱相对论等离子体的普遍色散关系

由相对论回旋动力论方程出发,推导出弱相对论非均匀等离子体的普遍色散关系。该色散关系可以适用于任意的磁场位形和任意有限频率。在色散关系中把带有速度平方项分母的奇异积分用等离子体漂移色散函数解析地表示出来,从而可以把这一结果用于较系统地解析或半解析地研究由弱相对论效应,磁场的梯度和曲率,回旋频移等共振驱动的各种微观不稳定性的性质。由于推导时考虑了温度各向异性的麦氏分布函数,因而可以直接推广并应用到损失锥非平衡分布的情况。文中还演示了它在低杂漂移不稳定性研究中的应用。由该色散关系出发,可以简捷并系统地得到Drake等人的结果。 关键词：     

等离子体强湍流在Gauss随机过程中的平均传播量理论

本文在Gauss随机过程的基础上建立了描写等离子体强湍流的平均传播量的理论,证明了群的性质,分析了它的物理意义及基本应用,指出这一理论和Misguich-Balescu所提出的RQL弱耦合理论相比是对等离子体强湍流更好的描述。     

HL-2A装置密度极限附近边缘剪切流和极向剩余胁强的实验研究

报道了HL-2A装置密度极限附近边缘剪切流和极向剩余胁强的最新实验研究结果。研究发现,等离子体密度向Greenwald密度靠近时,等离子体响应由绝热响应向流体动力学响应转变,导致湍流雷诺胁强中的非扩散项——剩余胁强降低,其径向梯度表征的等离子体自发旋转力矩显著降低。边缘极向流的湍性驱动降低进一步导致边缘E×B极向流剪切强度减弱。这些实验结果证明了湍流剩余胁强的降低是导致托卡马克密度极限附近边缘极向剪切层崩塌的关键因素。     

等离子体屏蔽对He2+与H原子碰撞电离微分截面的影响

应用经典径迹Monte Carlo（CTMC）方法研究了He²⁺与H原子在等离子体环境下的碰撞电离过程,计算了在5—400 keV/u的能区随等离子体屏蔽作用变化的碰撞电离总截面和一阶微分截面.等离子体中带电粒子之间的相互作用采用Debye-Hückel模型来描述.由于等离子体屏蔽效应的存在,靶中束缚态电子能级及其经典微正则分布以及入射离子与靶电子的相互作用都发生了变化,而这些变化会直接影响碰撞电离过程.研究发现,碰撞电离总截面随等离子屏蔽的增加而增大,特别是在10 keV/u以下的低能区电离截面有量级的增加.对随能量变化的一阶微分截面,在低能碰撞过程中,屏蔽作用增加,微分截面呈量级增加,高能碰撞微分截面呈倍数增加.同时,屏蔽作用导致电离电子向高能方向移动,随着碰撞能量的增加两体碰撞机制的贡献越来越大,并在较高的出射电子能量出现了一个新的峰.对无屏蔽的自由原子碰撞过程,CTMC方法计算出的电离总截面在碰撞能量大于70 keV/u的较高能区在实验误差内与实验测量结果符合很好,而在较低的能区比实验值小30%—50%. 关键词： 重粒子碰撞电离 等离子体屏蔽效应 经典径迹Monte Carlo方法 Debye-Hückel模型     

等离子体中重离子碰撞过程的理论研究

本文使用经典轨道蒙卡方法研究了弱耦合等离子体环境中的裸核离子与基态氢原子碰撞的电荷转移和电离过程,碰撞能量在10-900 kev/amu范围.粒子间的相互作用使用了含与入射速度相关的动力学效应的Debye-Hückel模型.确定了等离子体屏蔽效应所造成的初态电子坐标与动量的微正则分布.研究了电荷转移和电离过程的总截面与等离子体参数、入射离子电荷、速度的关系.计算结果表明:等离子体环境效应对重离子碰撞过程的影响显著,特别是在低速碰撞时.同时给出了在不同Debye长度(1-50a0)和不同入射离子核电荷数(1～14)条件下的计算结果.     

二维气体模型中的负微分热阻

负微分热阻效应是指在一个热输运系统中增大热流驱动力热流反倒减小的现象.理解和控制非平衡热输运系统中的负微分热阻效应,并利用其设计制造新功能热器件是科学技术的前沿挑战,有着重要的理论意义和应用前景.相对晶格模型中的负微分热阻研究而言,流体模型中的负微分热阻性质还亟待认知.本文选用由多粒子碰撞动力学描述的二维气体模型为研究对象,理论证明了热库对气体粒子运动的约束是诱导负微分热阻的一个新机制,并通过非平衡分子动力学方法揭示了该机制仅适用于弱相互作用的小尺寸系统.这些结果为气体模型能表现出负微分热阻现象提供了微观机制的支持,同时也为开发新的应用提供了新思路.     

等离子体中重离子碰撞过程的理论研究

本文使用经典轨道蒙卡方法研究了弱耦合等离子体环境中的裸核离子与基态氢原子碰撞的电荷转移和电离过程，碰撞能量在10—900kev／amu范围．粒子问的相互作用使用了含与入射速度相关的动力学效应的Debye-Htickd模型．确定了等离子体屏蔽效应所造成的初态电子坐标与动量的微正则分布．研究了电荷转移和电离过程的总截面与等离子体参数、入射离子电荷、速度的关系．计算结果表明：等离子体环境效应对重离子碰撞过程的影响显著，特别是在低速碰撞时．同时给出了在不同Debye长度（1—50a0）和不同入射离子核电荷数（1～14）条件下的计算结果．     

光场组合算符激发混沌场的量子特性

利用算符作用在光场态上构造新的量子态的方法,通过光场湮没和产生算符的线性组合作用构造了光场组合算符激发混沌场。通过对光场的两个正交分量涨落、二阶关联函数、Mandel Q参量和Wigner函数的计算,研究了该量子态的压缩效应、反聚束效应、统计性质和Wigner函数的负性。讨论了算符叠加系数变化和平均光子数变化对其量子特性的影响。研究结果表明:光场不呈现压缩效应;随平均光子数增大它的反聚束效应、亚泊松分布性质和Wigner函数负性减弱;另一方面,随算符组合部分中产生算符的比重增大,光场反聚束效应和亚泊松分布性质增强。这表明增大算符组合部分中产生算符的比重对增强光场反聚束效应和亚泊松分布性质有利。     

各向异性、弱相对论性等离子体的一般色散关系的计算

在处理等离子体加热与不稳定性问题时,其核心是写出色散方程并求解出色散关系。本文给出了在有不均匀磁场、不均匀等离子体密度分布(如TOKAMAK中的等离子体)下,电磁波几乎角向射入具有各向异性、弱相对论性麦克斯韦分布的等离子体的一般色散方程和求解的程序。在等离子体中很重要的的双指标F_ij函数可展开成单指标的F_i函数,进而用等离子体色散函数求值。并发现从F_I采用F_ij的递推关系求诸F_ij函数的值的方法,因误差太大不能采用。     

电磁波在径向非均匀球对称等离子体中的衰减

提出了一种计算任意入射角的电磁波在径向非均匀球对称等离子体中的传播和吸收的模型.在此模型中，把非均匀等离子体球分成若干个同心等离子体球壳，并且假定每一个同心壳层内等离子体密度均匀分布.采用几何光学近似方法，考虑相位系数和衰减系数的矢量性，分别研究了几种典型的非均匀密度分布形式的等离子体在不同碰撞频率、中心等离子体密度和电磁波入射角条件下对入射电磁波的传播和衰减特性，获得了一些有意义的结果. 关键词： 电磁波 碰撞频率 等离子体球 能量衰减