本文關(guān)鍵詞：非廣延分布等離子體中自生磁場(chǎng)及非線性效應(yīng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在天體等離子體中會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)已為觀測(cè)所證實(shí),在激光等離子體中也同樣測(cè)量到了自生磁場(chǎng),因此天體和激光等離子體中的自生磁場(chǎng)問(wèn)題成為了等離子體物理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),并提出了多種自生磁場(chǎng)理論。本自生磁場(chǎng)理論的基本觀點(diǎn)是：波—波和波—粒相互作用能產(chǎn)生低頻非線性流,從而誘發(fā)出低頻電場(chǎng),最終導(dǎo)致低頻磁場(chǎng)的產(chǎn)生。該自生磁場(chǎng)理論的研究有助于理解激光慣性約束核聚變中的等離子體物理過(guò)程、等離子體與材料的相互作用等問(wèn)題,特別是天體中依賴于間歇磁流的精細(xì)結(jié)構(gòu)問(wèn)題。由于非廣延統(tǒng)計(jì)理論比廣延統(tǒng)計(jì)理論能更好解決長(zhǎng)程相互作用的物理系統(tǒng)問(wèn)題。對(duì)于具有長(zhǎng)程靜電力相互作用的等離子體而言,假設(shè)非廣延分布的等離子體是合理的,這也為天體觀測(cè)所支持。因此把麥克斯韋分布下的自生磁場(chǎng)理論推廣到非廣延q分布等離子體中,是有意義的,也是必要的。并且在激光等離子體中,由于作用較強(qiáng)且較快,可能來(lái)不及達(dá)到麥克斯韋分布而采用q分布來(lái)研究自生磁場(chǎng)可能是一個(gè)值得試探的。通過(guò)選擇合理的廣延參量q,使得非廣延分布的等離子體理論結(jié)果比麥克斯韋分布結(jié)果更豐富。論文從動(dòng)理學(xué)的伏拉索夫方程出發(fā),假定等離子體是非廣延q分布,考慮了非線性波—波、波—粒相互作用,得到了非廣延q分布等離子體中的自生磁場(chǎng)控制方程。它包括由于空間非均勻橫等離激元產(chǎn)生的有質(zhì)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的離聲運(yùn)動(dòng)方程,等離激元的有質(zhì)動(dòng)力作用導(dǎo)致的密度擾動(dòng)方程,以及由于高頻電場(chǎng)的本征旋轉(zhuǎn)誘發(fā)的低頻自生磁場(chǎng)的包絡(luò)場(chǎng)方程。其次,采用微擾法對(duì)非廣延q分布等離子體中的自生磁場(chǎng)控制方程進(jìn)行線性分析,在近似情況下得到調(diào)制不穩(wěn)定性的最大增長(zhǎng)率和其對(duì)應(yīng)的波數(shù)、坍塌速率的解析解。再采用量級(jí)近似分析,得到等離激元數(shù)守恒方程,給出了方程的一種漸近自類似坍塌解的形式。研究結(jié)果表明磁場(chǎng)的擾動(dòng)是磁調(diào)制不穩(wěn)定性的,對(duì)于均勻的等離激元泵波場(chǎng),這種不穩(wěn)定將導(dǎo)致場(chǎng)的局域結(jié)構(gòu)形成,并且磁調(diào)制不穩(wěn)定性受到可變參量q的修正,包括了麥克斯韋分布情況下的結(jié)果。然后對(duì)吸積盤中坍塌磁流引起的反常黏滯進(jìn)行了研究。吸積盤要處于湍動(dòng)狀態(tài)才能產(chǎn)生反常黏滯現(xiàn)象,可應(yīng)用非廣延q分布等離子體中的自生磁場(chǎng)理論對(duì)其進(jìn)行研究。理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果在量級(jí)上是一致,并可進(jìn)一步通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)目勺儏⒘縬進(jìn)行大小擬合。最后研究了非廣延q分布等離子體中的自生磁場(chǎng)控制方程數(shù)值解(演化圖像),并應(yīng)用分析了太陽(yáng)日冕、極區(qū)千米波輻射(AKR)、激光等離子體中的自生磁場(chǎng)問(wèn)題。在對(duì)控制方程進(jìn)行標(biāo)量化后,考慮了兩維三分量問(wèn)題,采用差分法計(jì)算準(zhǔn)靜態(tài)極限下的自生磁場(chǎng),繪制了不同參量q時(shí)的演化圖像。通過(guò)演化圖像中磁場(chǎng)的空間分布和等強(qiáng)圖,計(jì)算出最大磁場(chǎng)和對(duì)應(yīng)的局域空間尺度大小,與觀測(cè)到的自生磁場(chǎng)和特征尺度大小范圍進(jìn)行了對(duì)比。演化圖像表明坍塌是自生磁場(chǎng)的一個(gè)重要特性,q值越小,坍塌速度越快,最大磁場(chǎng)越強(qiáng),等強(qiáng)圖中的局域空間尺度越小。
【關(guān)鍵詞】：等離子體 非廣延q分布 自生磁場(chǎng) 調(diào)制不穩(wěn)定性 坍塌 反常黏滯
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O53
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 等離子體物理學(xué)的研究背景10-11
• 1.2 等離子體波11-13
• 1.3 等離子體中的自生磁場(chǎng)現(xiàn)象及理論研究13-18
• 1.3.1 天體等離子體中的自生磁場(chǎng)現(xiàn)象13-14
• 1.3.2 激光天體物理與激光等離子體中的自生磁場(chǎng)現(xiàn)象14-16
• 1.3.3 自生磁場(chǎng)理論發(fā)展16-18
• 1.4 非廣延統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)介18-21
• 1.4.1 玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的局限性18-19
• 1.4.2 非廣延統(tǒng)計(jì)的提出19-20
• 1.4.3 非廣延統(tǒng)計(jì)的q分布和Kappa分布20-21
• 1.5 本論文的主要研究工作21-24
• 第2章 非廣延分布等離子體中自生磁場(chǎng)的控制方程24-50
• 2.1 非廣延q分布函數(shù)25-27
• 2.2 非廣延q分布中的動(dòng)理學(xué)方程27-34
• 2.2.1 線性和非線性流30-32
• 2.2.2 場(chǎng)方程32-34
• 2.3 非廣延分布等離子體中自生磁場(chǎng)的控制方程34-49
• 2.3.1 低頻橫場(chǎng)方程34-35
• 2.3.2 高頻橫場(chǎng)方程35-36
• 2.3.3 q分布等離子體色散函數(shù)的展開(kāi)36-40
• 2.3.4 高頻橫激元的時(shí)空包絡(luò)場(chǎng)方程40-42
• 2.3.5 擾動(dòng)密度42-44
• 2.3.6 驅(qū)動(dòng)的離聲運(yùn)動(dòng)44-46
• 2.3.7 非線性耦合場(chǎng)方程46-49
• 2.4 本章小結(jié)49-50
• 第3章 非廣延分布等離子體的調(diào)制不穩(wěn)定性及在吸積盤反常黏滯中的應(yīng)用50-83
• 3.1 磁調(diào)制不穩(wěn)定性50-60
• 3.1.1 不穩(wěn)定性的線性分析51-58
• 3.1.2 參量q對(duì)調(diào)制不穩(wěn)定性影響分析58-60
• 3.1.3 結(jié)果討論60
• 3.2 自生磁場(chǎng)的自類似塌縮60-64
• 3.3 吸積盤中坍塌磁流引起的反常黏滯64-71
• 3.3.1 吸積盤的湍動(dòng)狀態(tài)65-66
• 3.3.2 q分布等離子體吸積盤中的反常阻抗66-68
• 3.3.3 反常磁黏滯系數(shù)68-70
• 3.3.4 參量q對(duì)反常磁黏滯系數(shù)的影響70-71
• 3.4 吸積盤中磁旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定71-81
• 3.4.1 q分布等離子體的動(dòng)量方程72-75
• 3.4.2 q分布等離子體吸積盤的磁旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性75-79
• 3.4.3 反常耗散對(duì)年輕恒星和黑洞磁旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性的影響79-81
• 3.5 本章小結(jié)81-83
• 第4章 非廣延分布等離子體中自生磁場(chǎng)的數(shù)值解83-100
• 4.1 引言83
• 4.2 自生磁場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算83-95
• 4.2.1 控制方程的分量形式84-85
• 4.2.2 快速傅立葉變換(FFT)方法85-87
• 4.2.3 差分法87-89
• 4.2.4 用差分法計(jì)算自生磁場(chǎng)的演化89-94
• 4.2.5 自生磁場(chǎng)演化的討論94-95
• 4.3 自生磁場(chǎng)理論對(duì)天體現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋95-98
• 4.3.1 對(duì)太陽(yáng)日冕中自生磁場(chǎng)的解釋95-96
• 4.3.2 對(duì)AKR中自生磁場(chǎng)的解釋96
• 4.3.3 對(duì)激光等離子體中自生磁場(chǎng)的解釋96-98
• 4.4 本章小結(jié)98-100
• 第5章 結(jié)論與展望100-103
• 5.1 論文小結(jié)100-101
• 5.2 后續(xù)工作的展望101-103
• 致謝103-104
• 參考文獻(xiàn)104-114
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果114

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  本文關(guān)鍵詞：非廣延分布等離子體中自生磁場(chǎng)及非線性效應(yīng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：337007