近年來電離層中人造塵埃等離子體的研究成為了人們關注的熱點。火箭噴焰可以改變電離層的特性,使得雷達和無線電信號的傳播發(fā)生很大的變化。本文對電離層火箭噴焰激發(fā)的塵埃等離子體波進行了研究。主要的研究工作如下:1.理論上對塵埃等離子體波進行了研究分析。推導了塵埃等離子體的色散關系,得到了不同頻率范圍內塵埃射流所激發(fā)的等離子體波。2.用Partical-in-Cell（PIC）數值模擬方法研究了火箭噴焰激發(fā)的塵埃等離子體中波的問題。分別在不同的時間尺度上得到火箭噴焰激發(fā)塵埃等離子體波的波動模式,結果表明:在電子振蕩的時間尺度上,激發(fā)的波主要為高混雜波;在離子振蕩的時間尺度上,激發(fā)了多種離子振蕩波,色散關系滿足表達式?（28）?_pi（10）kV₀;在塵埃振蕩的時間尺度上,我們沒有得到確定的色散關系,這可能是在塵埃振蕩的時間尺度上所激發(fā)的波是不穩(wěn)定的。 

【文章來源】：西北師范大學甘肅省

【文章頁數】：58 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

外磁場B0及波矢k示意圖

和塵埃顆粒分別當作宏粒子來處理。當考慮振動模式的頻率在電子振動的固有頻率范圍的超高頻振動時，可以將電子當作宏粒子來處理時，離子和塵埃顆粒當作不動的背景粒子來處理。當考慮振動模式的頻率在離子振動的固有頻率范圍的中頻振動時，可以將離子當作宏粒子來處理時，塵埃顆粒當作不動的背景粒子來處理，電子作為波爾茲曼分布來處理。當考慮振動模式的頻率在塵埃顆粒振動的固有頻率范圍的低頻振動時，可以將塵埃顆粒當作宏粒子來處理時，電子和離子作為波爾茲曼分布來處理。為了模擬的簡單，我們將三維模型簡化為二維，如圖3-2所示，我們在三維空間中截取xoz平面，以此來進行數值模擬研究。雖然我們模擬的粒子的空間矢量是二維的，但是其速度矢量卻是三維的，故我們模擬的維度又稱之為212維。對于塵埃顆粒流，使之由左側邊界注入，在右側邊界吸收，其相對于背景等離子體以速度0V發(fā)生定向移動，塵埃束流速度大小一般為/3~2skmV0[86]，模擬中我們選取skmV/20。上下邊界采用周期性邊界條件。圖3-2模型簡化圖，(a)是三維模型圖，圖(b)簡化后的二維模型圖.(a)(b)

數值模擬30圖3-9離子振蕩時間尺度上碰撞前后電勢及頻譜分析對比圖，圖(a)是未考慮碰撞效應時中心格點處電勢隨時間變化圖，圖(b)是圖(a)的頻譜分析圖，圖(c)是考慮碰撞效應后中心格點處電勢隨時間變化圖，圖(d)是圖(c)的頻譜分析圖.圖3-10塵埃振蕩的時間尺度上電勢隨時間變化及其頻譜分析圖，圖(a)為中心網格點電勢隨時間的變化圖，圖(b)為電勢頻譜分析圖

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]電子回旋共振放電的電離特性PIC/MCC模擬（Ⅱ）——數值模擬與結果討論[J]. 金曉林,楊中海.  物理學報. 2006(11)

博士論文
[1]電磁粒子模擬方法及其應用研究[D]. 周俊.電子科技大學 2009



本文編號：2954331