电离层等离子体交换不稳定性与大气重力波的耦合

研究了赤道电离层等离子体交换不稳定性和大气重力波的耦合性质。如果没有外部扰动的影响，非线性效应使交换不稳定性饱和在一个很小的幅度上。在适当的条件下，重力波能触发交换不稳定性。如果重力波的幅度足够大，所触发的交换不稳定性的扰动幅度能达到５０％甚至更大，产生等离子体泡，本文的理论揭示了电离层大尺度扩展Ｆ的产生机制，可以解释许多重要的电离层观测现象。 关键词：     

大气重力波产生中纬电离层不均匀体的理论

研究中纬电高层Ｆ区大尺度不均匀休的基本性质及其与大气重力波的关系。分析了等离子体Ｐｅｒｋｉｎｓ不稳定性的非线性发展，发现这种不稳定性饱和在很小的幅度上。讨论了Ｐｅｒｋｉｎｓ不稳定性与重力波的耦合，表明重力波能触发中纬电离层Ｆ区等离子体不稳定性。由重力波触发的等离子体不稳定性可能演变成大幅度的波形结构，空间和时间调制的不均匀体理论揭示了大尺度中纬电离层不均匀体的产生机制。 关键词：     

Z箍缩等离子体不稳定性的数值研究

利用二维辐射磁流体程序模拟了钨丝阵Z箍缩等离子体腊肠不稳定性的演化：分析了存在不稳定性与没有不稳定性条件下等离子体内爆的差异；研究了不同初始密度扰动对x射线输出 功率和能量的影响.数值结果表明，在一定初始密度扰动范围内，这种不稳定性对x射线输 出的总能量影响不显著，但对x射线功率随时间变化的曲线有明显的影响.此外，还探讨了Z 箍缩等离子体数值模拟中低密度区的数值处理对数值结果的影响. 关键词： Z箍缩 腊肠不稳定性 数值模拟     

热电子等离子体低频不稳定性的非线性理论

本文分析了热电子等离子体中低频漂移不稳定性和交换不稳定性的非线性性质,导出了扰动幅度随时间变化的非线性耦合方程,得到了等离子体密度扰动的饱和幅度,讨论了热电子成分对饱和幅度的影响。漂移波引起的等离子体密度扰动相对幅度约20％,交换模引起的等离子体密度相对扰动幅度约5％。当热电子成分达到线性稳定条件所要求的阈值时,漂移波和交换模的饱和幅度降为零。 关键词：     

热晕小尺度不稳定性的研究

报道了在实验条件下热晕小尺度不稳定性的研究结果，从实验及数值模拟两方面给出了光束质量Ｓｔｒｅｈｌ比，扰动积分能量的增长，各扰动谱项的能量竞争以及近场光斑半径随时间的变化。研究结果基本反映了热晕小尺度不稳定性的物理规律，实验测量与数值的结果具有较好的一致性。     

密度非均匀流场中冲击加载双模态界面失稳现象的数值模拟

利用可压缩多介质黏性流动和湍流大涡模拟的二维计算程序MVFT-2D,针对初始非均匀流场密度为高斯分布、马赫数Ma=1.27激波作用下的双模态界面失稳现象,进行了数值模拟研究。数值模拟结果表明,处于非均匀流场中的双模态振幅耦合效应较弱,而且低密度区的初始大振幅界面扰动增长最快,高密度区的初始小振幅界面扰动增长最慢。通过进一步分析可知,在一定初始振幅范围内,非均匀流场低密度区的振幅增长率较高,混合区域更宽,湍动能较大,受初始振幅影响较大,导致该区域界面不稳定演化较快。其变化规律与均匀流场呈现相反趋势,说明非均匀流场界面不稳定性的发展规律与均匀流场存在较大差异。     

风速与风向对小尺度热晕不稳定性的影响

给出了两种特殊风向对小尺度热晕不稳定性扰动能量增长影响的实验及数值计算结果：当风向与扰动梯度方向平行时，风速对不稳定性有明显的抑制作用，而垂直优动梯度方向的风则对热晕不稳定性没有影响。     

热电子对低频等离子体漂移波的稳定作用

本文用磁流体理论导出了热电子等离子体中,等离子体密度梯度驱动的低频漂移波的色散关系,分析了热电子的稳定作用。热电子成分稳定等离子体低频扰动的物理机制是charge uncovering效应,它只依赖于热电子同等离子体的密度比α,而不依赖于热电子的β值。热电子能降低等离子体交换模和漂移波的增长率,减少漂移波引起的等离子体反常输运损失。稳定等离子体交换模要求α≈2％,稳定等离子体漂移波要求α≈40％。理论上预示了在热电子等离子体中,等离子体漂移波是最重要的低频不稳定性。 关键词：     

强激光与亚临界密度等离子体相互作用中的近前向散射驱动光子加速机制

通过二维粒子模拟(particle-in-cell)方法研究了强激光与亚临界密度等离子体相互作用中的近前向光子加速机制.该机制利用强激光在亚临界密度气体传输过程中的电离效应产生在纵向和横向上密度分布不均匀的电子等离子体.在纵向上,入射激光电离氦气产生一个陡峭的电子密度前沿分布.在密度前沿处,入射激光与电子等离子体波作用发生近前向散射.散射光频率较激光频率增大,在频谱中产生了第一个特征峰.在横向上,密度不均匀造成电子等离子体波具有不同的相速度并与入射激光相互作用,使入射激光发生近前向散射,在频谱中产生了第2个特征峰.由于密度分布的不均匀性较电子等离子体波的密度扰动大得多,因此基于微扰理论的散射模型和色散关系,如受激拉曼散射,无法解释频谱中两个特征峰的出现.进一步研究发现:在密度不均匀的情况下,入射激光、电子等离子体波和散射光三者之间仍满足动量和能量守恒的三波耦合关系.这能够解释两个特征峰对应的频率和强度增长过程.该研究对于强激光在亚临界密度气体传输过程中的频谱演化具有重要参考意义.     

相对论效应对大振幅电子等离子体振荡破裂影响的数值模拟

通过数值求解符拉索夫方程和泊松方程，研究了相对论效应和温度效应对等离子体振荡破裂的影响. 不考虑相对论效应情况下，初始扰动幅度较小时，不会发生等离子体振荡破裂，系统具有时间周期性. 此时电子温度的增加，会使得等离子体振荡最大幅度减小. 考虑相对论效应时，即使初始的等离子体电子密度扰动幅度不大，随着时间演化，相对论效应也能导致等离子体振荡破裂，而且初始电子密度扰动越小，产生等离子体振荡破裂所需时间越长. 在初始电子密度扰动较大时，无论考虑和不考虑相对论效应都会出现波破裂，但两者的结果有很大不同. 此外温度效应会降低能发生等离子体波破裂的阈值；等离子体波的相速度越大，能产生的波破裂现象也越明显. 关键词： 等离子体振荡 相对论效应 振荡破裂     

Simulation of Internal Gravity Wave Propagation Due to Sudden Stratospheric Warming

The results of modeling the effect of stratospheric internal gravity waves (IGWs) excited in the region of sudden stratospheric warming (SSP) on the state of the upper atmosphere are presented. The numerical experiment used a two-dimensional model of atmospheric wave propagation including the dissipative and nonlinear processes accompanying the wave propagation. As a perturbation source, perturbations of temperature and density in a localized region at stratospheric altitudes during the SSW were considered. The amplitude and frequency of the perturbation source were evaluated from the results of observations and IGW theory. The results of numerical calculations showed that the heat source localized in the stratosphere excites IGWs with periods of up to several hours, which reach the thermospheric altitudes within a few hours. The maximum relative perturbations created by these waves relative to the unperturbed conditions were noted at altitudes of 100–200 km and at distances of up to ~1000 km from the source center.     

Experimental observation of the blob-generation mechanism from interchange waves in a plasma

The mechanism for blob generation in a toroidal magnetized plasma is investigated using time-resolved measurements of two-dimensional structures of electron density, temperature, and plasma potential. The blobs are observed to form from a radially elongated structure that is sheared off by the E x B flow. The structure is generated by an interchange wave that increases in amplitude and extends radially in response to a decrease of the radial pressure scale length. The dependence of the blob amplitude upon the pressure radial scale length is discussed.     

二维Rayleigh-Taylor不稳定性组分剖面与Atwood数相关性

由Rayleigh-Taylor不稳定性引起的湍流混合广泛存在于自然现象和工程应用中.在重力场作用下，将重流体置于轻流体之上，系统处于平衡状态.此时，在轻重流体界面处添加微小扰动，重流体向下形成尖钉，轻流体向上形成气泡，轻重流体进入湍流混合状态，系统失去稳定状态，进入失稳过程.组分剖面揭示了流场在任意时刻任意高度上的成分，从而揭示了Rayleigh-Taylor不稳定性的发展过程.利用计算流体力学软件CFD2模拟常加速度场下二维多模Rayleigh-Taylor不稳定性的发展，研究了重流体组分剖面随Atwood数的变化.文章对比了Atwood数为0.1，0.5，0.9这3种情况下质量分数剖面.在利用气泡高度h_b和尖钉深度h_s对高度做归一化之后，质量分数剖面不依赖于密度比.在不同密度比下，质量分数曲线都满足f_m~$\frac{1}{2}{\mathop{\rm erf}\nolimits} \left( {4\left( {\frac{{y-{h_{\rm{s}}}}}{{{h_{\rm{b}}}-{h_{\rm{s}}}}}-\frac{1}{2}} \right)} \right) + \frac{1}{2}$.      

Dissipative Instability of Shock Waves

A new condition is obtained for the linear instability of a plane front of an intense shock wave in an arbitrary medium, which is determined by the finiteness of the viscosity. It is shown that the shock front instability occurs due to dissipative instability of the flow behind the front, which is analogous to the flow instability in the boundary layer. It is found that in the low-viscosity limit, one-dimensional longitudinal perturbations increase much faster than two-dimensional (corrugation) perturbations. The results are compared with the available data of experimental observation and numerical simulation of instability of shock waves. The comparison shows a better agreement between the new absolute shock instability as compared to the condition of such instability in the classical D’yakov theory disregarding viscosity.