近年來(lái)電離層中人造塵埃等離子體的研究成為了人們關(guān)注的熱點(diǎn)。火箭噴焰可以改變電離層的特性,使得雷達(dá)和無(wú)線電信號(hào)的傳播發(fā)生很大的變化。本文對(duì)電離層火箭噴焰激發(fā)的塵埃等離子體波進(jìn)行了研究。主要的研究工作如下:1.理論上對(duì)塵埃等離子體波進(jìn)行了研究分析。推導(dǎo)了塵埃等離子體的色散關(guān)系,得到了不同頻率范圍內(nèi)塵埃射流所激發(fā)的等離子體波。2.用Partical-in-Cell（PIC）數(shù)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(wèn)題。分別在不同的時(shí)間尺度上得到火箭噴焰激發(fā)塵埃等離子體波的波動(dòng)模式,結(jié)果表明:在電子振蕩的時(shí)間尺度上,激發(fā)的波主要為高混雜波;在離子振蕩的時(shí)間尺度上,激發(fā)了多種離子振蕩波,色散關(guān)系滿足表達(dá)式?（28）?_pi（10）kV₀;在塵埃振蕩的時(shí)間尺度上,我們沒(méi)有得到確定的色散關(guān)系,這可能是在塵埃振蕩的時(shí)間尺度上所激發(fā)的波是不穩(wěn)定的。 

【文章來(lái)源】：西北師范大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

外磁場(chǎng)B0及波矢k示意圖

和塵埃顆粒分別當(dāng)作宏粒子來(lái)處理。當(dāng)考慮振動(dòng)模式的頻率在電子振動(dòng)的固有頻率范圍的超高頻振動(dòng)時(shí)，可以將電子當(dāng)作宏粒子來(lái)處理時(shí)，離子和塵埃顆粒當(dāng)作不動(dòng)的背景粒子來(lái)處理。當(dāng)考慮振動(dòng)模式的頻率在離子振動(dòng)的固有頻率范圍的中頻振動(dòng)時(shí)，可以將離子當(dāng)作宏粒子來(lái)處理時(shí)，塵埃顆粒當(dāng)作不動(dòng)的背景粒子來(lái)處理，電子作為波爾茲曼分布來(lái)處理。當(dāng)考慮振動(dòng)模式的頻率在塵埃顆粒振動(dòng)的固有頻率范圍的低頻振動(dòng)時(shí)，可以將塵埃顆粒當(dāng)作宏粒子來(lái)處理時(shí)，電子和離子作為波爾茲曼分布來(lái)處理。為了模擬的簡(jiǎn)單，我們將三維模型簡(jiǎn)化為二維，如圖3-2所示，我們?cè)谌S空間中截取xoz平面，以此來(lái)進(jìn)行數(shù)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(duì)于塵埃顆粒流，使之由左側(cè)邊界注入，在右側(cè)邊界吸收，其相對(duì)于背景等離子體以速度0V發(fā)生定向移動(dòng)，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(jiǎn)化圖，(a)是三維模型圖，圖(b)簡(jiǎn)化后的二維模型圖.(a)(b)

數(shù)值模擬30圖3-9離子振蕩時(shí)間尺度上碰撞前后電勢(shì)及頻譜分析對(duì)比圖，圖(a)是未考慮碰撞效應(yīng)時(shí)中心格點(diǎn)處電勢(shì)隨時(shí)間變化圖，圖(b)是圖(a)的頻譜分析圖，圖(c)是考慮碰撞效應(yīng)后中心格點(diǎn)處電勢(shì)隨時(shí)間變化圖，圖(d)是圖(c)的頻譜分析圖.圖3-10塵埃振蕩的時(shí)間尺度上電勢(shì)隨時(shí)間變化及其頻譜分析圖，圖(a)為中心網(wǎng)格點(diǎn)電勢(shì)隨時(shí)間的變化圖，圖(b)為電勢(shì)頻譜分析圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]蒙特卡羅碰撞算法在CHIPIC軟件中的數(shù)值實(shí)現(xiàn)[J]. 楊超,王輝輝,陳穎,夏蒙重,王小敏,劉大剛.  計(jì)算物理. 2012(05)
[2]氮?dú)廨x光放電等離子體過(guò)程的PIC/MCC模擬[J]. 趙書霞,張連珠.  核聚變與等離子體物理. 2009(01)
[3]電子回旋共振放電的電離特性PIC/MCC模擬（Ⅱ）——數(shù)值模擬與結(jié)果討論[J]. 金曉林,楊中海.  物理學(xué)報(bào). 2006(11)

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



本文編號(hào)：2954331