一种新的等离子体脉塞系统——离子通道电子回旋脉塞

提出一种新的等离子体脉塞系统——离子通道电子回旋脉塞（ICECM）．利用三维流体理论导出了圆轨道电子注ICECM的色散关系，发现了一种新的辐射模式——离子静电回旋-潘尼模，并通过计算获得了与这种模式对应的波的增长率 关键词：     

未磁化等离子体介质切连科夫脉塞的线性理论

利用线性自洽场理论，讨论了电子在扰动场作用下的三维扰动．在此基础上，对常用的薄环形相对论电子环束在填充未磁化等离子体的介质筒慢波波导中激励的切连科夫辐射进行了详细的分析，导出了此电子环束与慢波系统中任意波导模互作用的色散方程和波增长率，并对其进行了详细的分析和讨论．分析表明切连科夫辐射是由其波导模与电子注模耦合所致．最后详细计算和分析了等离子体密度对色散特性和波增长率的影响 关键词：     

电子束电流对介质切伦科夫脉塞色散关系的影响

采用等离子体流体理论,从线性扰动方程出发,研究了电子束电流大小对介质切伦科夫脉塞中束波相互作用色散关系的影响,得到了当等离子体返回电流能有效中和与不能有效中和电子束电流两种情形下色散关系和波的增长率,并讨论了电子束电流对束波相互作用色散关系和波增长率的影响。研究表明,等离子体返回电流能有效中和与不能有效中和电子束电流两种情况下有着不同的色散关系和波的增长率。在波导参数和背景等离子体参数固定的情况下,电子束电流并不是越大越好,电子束电流过大不利于提高器件效率,它们之间存在最佳匹配关系。     

束—等离子体互作用产生的高功率微波辐射

相对论性电子束-等离子体装置是一种具有很大潜力的新型高功率微波源。本文对电子束密度与等离子体密度之比n_b/n_p≈0.01时,束-等离子体相互作用产生频率为ω_p的微波辐射过程进行了研究。利用线性和非线性(扎哈罗夫)色散关系,对存在的主要不稳定性进行了分析。着重推导了不稳定静电波转变为电磁波的参量衰变色散关系,由此得到了束-等离子体系统的辐射率。最后,对能量由电子束动能转移到等离子体波,再转变为电磁辐射和加热等离子体的过程建立了数理模型。     

电子束与等离子体相互作用中的反常效应

本文对强流相对论性电子束与靶等离子体相互作用的反常吸收效应进行了理论研究。从符拉索夫方程出发,导出了强流相对论性电子束双流不稳定性效应解,并进行了弱碰撞修正,得到了相应的等离子体波增长率,对不同情况下出现反常效应的条件及机制进行了研究和讨论。     

二维相对论运动等离子体的介电率张量

定义了相对论性运动等离子体的物理模型.利用荷流体的微扰理论，研究了该系统二维扰动现象及背景离子下的束-波互作用问题，导出了该系统的介电率张量.研究表明，相对论运动等离子体系统属复杂的色散荷流体介质并呈复杂的空间电磁不均匀性.数值模拟计算给出了相对论运动等离子体系统的介电率对波频率、电子能量以及空间坐标的响应. 关键词： 等离子体 荷流体 介质 电磁理论     

柱形波导中束－等离子体系统的微波激发

用冷流体模型推导了轴对称条件下，多成份、多界面、小横向束速度、束密度依赖于轴半径的束－等离子体系统中纵向电磁场所满足的一般方程、横向电磁场及其边界条件的一般表达式以及柱形金属波导中均匀束一等离子体系统的色散关系，分析了均匀单电子束、双电子束－等离子体系统中存在的电磁波模式以及单电子束系统的Ｃｅｒｅｎｋｏｖ微波辐射的增长率和频移。     

柱形波导中束－等离子体系统的微波激发

用冷流体模型推导了轴对称条件下，多成份、多界面、小横向束速度、束密度依赖于轴半径的束－等离子体系统中纵向电磁场所满足的一般方程、横向电磁场及其边界条件的一般表达式以及柱形金属波导中均匀束一等离子体系统的色散关系，分析了均匀单电子束、双电子束－等离子体系统中存在的电磁波模式以及单电子束系统的Ｃｅｒｅｎｋｏｖ微波辐射的增长率和频移。     

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。     

束—等离子体放电中低频等离子体波的非稳定性研究

本文采用非中性冷等离子体模型,研究了沿磁场入射的电子束和等离子体相互作用引起的低频等离子体波的非稳定性。计算表明,在束-等离子体放电情况下,振动频率和增长率都随电子束密度增加而增加,当束电流一定时,它们随l增加而略有增加。l=1时其频率数量级与离子迴旋频率相同。l≥3时,振动频率几乎不随k_z变化,其振动频率和增长率数量级与低混杂振荡频率相同,实质是低混杂漂移非稳定性。理论结果与实验一致。     

离子通道回旋电子注受激辐射非线性理论

文中对散射波自洽增长的时间响应进行了数值模拟计算,研究了离子密度、电子注入射能量对电磁散射波的功率、频率以及工作效率的非线性影响 关键词： 电磁辐射 非线性 高功率毫米波源 等离子体     

考虑谐波互作用的行波管欧拉非线性理论模型

基于拉格朗日体系的考虑谐波互作用的理论模型,将离散的粒子近似处理为流体,得到电子相位的连续分布函数.对电子相位连续分布函数进行傅里叶一阶展开,并结合贝塞尔母函数关系式,建立了考虑谐波互作用的欧拉非线性理论模型.应用考虑谐波互作用的欧拉非线性理论模型对一支L波段空间行波管和一支C波段空间行波管进行大信号分析,并与拉格朗日理论模型进行对比.结果表明:在增益1dB压缩点之前,考虑谐波互作用的欧拉非线性理论模型与拉格朗日理论模型十分符合,增益最大误差不超过4%.考虑谐波互作用的欧拉非线性理论模型能够有效的对增益1 dB压缩点之前的谐波进行分析.仿真结果验证了考虑谐波互作用的欧拉非线性理论模型的正确性和有效性.考虑谐波互作用的欧拉非线性理论不但提供了一个谐波快速计算模型,而且为后续研究行波管谐波的产生机理与抑制方法奠定了基础.     

激光在等离子体中的坍塌行径

 从椭圆偏振激光场波包所满足的非线性控制方程出发,利用场论方法,构造该非线性方程的拉格朗日密度函数,得到激光场波包的能量集中具有准粒子特性,并给出守恒的粒子数、动量和能量。讨论了调制不稳定发展后期的波包坍塌动力学问题,利用归一化的粒子数密度分布作为权重,分析了激光场的波包。结果表明,激光场波包的尺度在有限的时间进程中,将塌缩到一个很小的值,证明了激光场具有塌缩行径。     

Analysis of Three-Dimensional Motion of Relativistic Electrons in Ion-Focused Electrostatic System

Three-dimensional motion of relativistic electrons in ion-focused electrostatic system, which is the basis of investigating the ion-channel electron cyclotron maser (ICECM) or circular polarized ion-channel laser (CPICL), is analyzed through nonlinear numerical simulation. The results show that the projection of electron orbit in cross-section is, in general, a precessing ellipse with a center on the axis of the ion-channel in a cylindrical ion-focuse electrostatic system. When injection electrons satisfy a specific condition, the electrons can have a steady circular orbit. The effect of relativistic factor on electrons' motion is discussed. Using the perturbation method, the eigenfrequency of this system is derived as Equation $ \sqrt {4 - \beta _ \bot ^2 } \omega _0 $ where wo is the cyclotron frequency of the electrons. This implies that there may exist a new kind of instability in ICECM or CPICL.     

广义Zakharov-Kuznetsov方程的多辛Preissmann格式

广义Zakharov-Kuznetsov 方程作为一类重要的非线性方程有着许广泛的应 用前景,基于Hamilton 空间体系的多辛理论研究了广义Zakharov-Kuznetsov方程的数值 解法,讨论了利用Preissmann 方法构造离散多辛格式的途径, 并构造了一种典型的半隐 式的多辛格式, 该格式满足多辛守恒律、局部能量守恒律. 数值算例结果表明该多辛离 散格式具有较好的长时间数值稳定性.     

广义Zakharov-Kuznetsov方程的多辛Preissmann格式

广义Zakharov-Kuznetsov方程作为一类重要的非线性方程有着许多广泛的应用前景,基于Hamilton空间体系的多辛理论研究了广义Zakharov-Kuznetsov方程的数值解法,讨论了利用Preissmann方法构造离散多辛格式的途径,并构造了一种典型的半隐式的多辛格式,该格式满足多辛守恒律、局部能量守恒律.数值算例结果表明该多辛离散格式具有较好的长时间数值稳定性.     

On the propagation of second-sound in linear and nonlinear media: Results from Green-Naghdi theory

We investigate thermal wave propagation in one-dimensional media according to Green-Naghdi's heat conduction theory. Under the linearized theory, the dynamic propagation of a Heaviside input signal in a half-space is examined. Exact analytical solutions are derived for the three cases (i.e., types I-III) of this theory. We then numerically compare the evolution of the linear and nonlinear type-II temperature profiles, and track the finite-time blow-up of the latter's temperature rate wave, in the setting of an initial-boundary value problem involving a sudden sinusoidal input signal. Lastly, an exact traveling wave solution of a lossless, nonlinear equation, which arises under type-II theory, is determined and analyzed.     

Linear and nonlinear 2D finite element analysis of sloshing modes and pressures in rectangular tanks subject to horizontal harmonic motions

The influence of nonlinear wave theory on the sloshing natural periods and their modal pressure distributions are investigated for rectangular tanks under the assumption of two-dimensional behavior. Natural periods and mode shapes are computed and compared for both linear wave theory (LWT) and nonlinear wave theory (NLWT) models, using the finite element package ABAQUS. Linear wave theory is implemented in an acoustic model, whereas a plane strain problem with large displacements is used in NLWT. Pressure distributions acting on the tank walls are obtained for the first three sloshing modes using both linear and nonlinear wave theory. It is found that the nonlinearity does not have significant effects on the natural sloshing periods. For the sloshing pressures on the tank walls, different distributions were found using linear and nonlinear wave theory models. However, in all cases studied, the linear wave theory conservatively estimated the magnitude of the pressure distribution, whereas larger pressures resultant heights were obtained when using the nonlinear theory. It is concluded that the nonlinearity of the surface wave does not have major effects in the pressure distribution on the walls for rectangular tanks.     

Third-order Stokes wave solutions for interfacial internalwaves in three-layer dendity-stratified fluid

<正>Interfacial internal waves in a three-layer density-stratified fluid are investigated using a singular perturbation method,and third-order asymptotic solutions of the velocity potentials and third-order Stokes wave solutions of the associated elevations of the interfacial waves are presented based on the small amplitude wave theory.As expected,the third-order solutions describe the third-order nonlinear modification and the third-order nonlinear interactions between the interfacial waves.The wave velocity depends on not only the wave number and the depth of each layer but also on the wave amplitude.