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无论是在受控核聚变领域还是在空间等离子体物理领域,波与带电粒子的相互作用问题都是一个非常重要的研究方向,对于实验室的等离子体以及星际间等离子体而言,多个波同时作用于磁化等离子体的情况是普遍存在的,因此研究多个波同时与磁化等离子体的相互作用问题有很重要的现实意义。
两个波与磁化等离子体的相互作用问题是研究多个波与磁化等离子体作用的基础。静电波是等离子体中普遍存在的一种很重要的波动模式。因此本文从基本的情况开始,以两个静电波与磁化等离子体相互作用问题为研究出发点,通过多标度展开的理论方法,求解带电粒子的运动方程,得到的一个新的非线性共振加速条件:mω1+nω2=NΩ(m,n,N为整数,Ω,ω1,ω2分别为带电粒子的回旋频率以及两个静电波的频率),该结果可以推广到多个静电波作用于磁化等离子体的情况,随后通过数值计算证实了解析结论的可靠性。
本篇论文包括以下几部分内容:
第一章:介绍了等离子体相关研究背景和本文主要的内容,如等离子体物理的基本概念、描述方法及它的主要应用领域。
第二章:采用多标度展开的方法,通过求解带电粒子的运动方程,从理论上发现一种新的非线性共振加速机制。
第三章:数值模拟部分。数值计算的结果与第二章理论解析的结果符合得很好。
第四章:通过计算相空间的庞加莱截面和粒子的速度分布曲线,说明在对磁化等离子体加热方面,满足共振条件的两个静电波具有优越性。
第五章:多个静电波作用于磁化等离子体时的一些数值计算结果。
第六章:总结本文得到的主要结论,及下一步的研究兴趣。