【摘要】：等離子體系統(tǒng)一直是科學(xué)界重點(diǎn)研究對(duì)象,是一種包括電子、離子和中性粒子的電離氣體,宏觀上呈電中性的。對(duì)于等離子體的研究主要包括等離子體的波動(dòng)、不穩(wěn)定性、輻射以及輸運(yùn)過程等方面。而輸運(yùn)過程是一種自然界以及生活中非常常見的復(fù)雜過程,通常應(yīng)用經(jīng)典麥克斯韋速度分布函數(shù)來描述該過程中的粒子速度分布規(guī)律,但是各種觀測(cè)結(jié)果顯示,在空間等離子體中經(jīng)常會(huì)觀察到一種超熱粒子,他們的速度規(guī)律滿足的是非麥克斯韋分布形式,傳統(tǒng)的玻爾茲曼-吉布斯統(tǒng)計(jì)將不再適用,在1968年,Vasyliunas在磁層等離子體鞘內(nèi)觀測(cè)到的電子能譜中,創(chuàng)造性的模擬了這種現(xiàn)象,所得到的便是冪律kappa分布函數(shù),而它的理論背景就是非廣延統(tǒng)計(jì)力學(xué)。本文主要應(yīng)用非廣延統(tǒng)計(jì)力學(xué)來研究?jī)缏蒶appa分布的等離子體的擴(kuò)散過程,在第二、三章詳細(xì)介紹了非廣延統(tǒng)計(jì)的理論知識(shí)和應(yīng)用。在第四章,我們利用實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的冪律kappa分布,研究等離子體系統(tǒng)的擴(kuò)散過程,聯(lián)立宏觀規(guī)律和玻爾茲曼方程,最終得到了非廣延統(tǒng)計(jì)下無磁場(chǎng)弱電離等離子體的擴(kuò)散系數(shù)和遷移率。在解玻爾茲曼方程的時(shí)候,關(guān)鍵是碰撞項(xiàng)的選取,而對(duì)于電離程度不高的弱電離等離子體而言,克洛克碰撞模型可以近似描述等離子體系統(tǒng)中粒子由于碰撞而導(dǎo)致的分布函數(shù)的變化,將冪律kappa分布函數(shù)展開并保留至一級(jí)小項(xiàng),代入玻爾茲曼方程,再通過與宏觀規(guī)律進(jìn)行比較就得到了比較理想的結(jié)果,即含參數(shù)κ的擴(kuò)散系數(shù)和遷移率,并且在取極限κ→∞后,我們的結(jié)果將回歸到經(jīng)典模式,這也證實(shí)了非廣延統(tǒng)計(jì)的正確性。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O53

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本文編號(hào)：2691915