关于带电粒子与等离子体相互作用一直是人们研究的热点问题。通过对它的研究不仅可以揭示基本的物理问题而且在许多实际领域中得到广泛应用,如离子束驱动的惯性约束聚变、高能高密度物质以及磁约束聚变中的中性束辅助加热等。其中,中性束加热被认为是一种非常成功的辅助加热手段。中性束注入到等离子体中会很快被电离产生能量很高的快离子,这些快离子与等离子体相互作用的动力学行为以及能量沉积过程一直是人们关注的热点。此外,热核聚变产生的高能粒子与等离子体相互作用产生的各种不稳定性模式也是人们关注的重点。本文首先采用自洽的二维粒子静电模型(Particle-in-Cell Simulation Method,PIC)研究了孤立离子团以及连续离子束在磁化等离子体中的能量沉积过程以及尾场效应,考虑了不同磁场位型、入射离子能量、离子之间关联效应对离子束能量沉积的影响。其次利用三维混合模型研究了关于高能粒子的动力学效应对气球模不稳定性模式的影响。本文第一章阐述了带电粒子与等离子体相互作用的研究背景和进展情况。本文第二章介绍了研究带电粒子与等离子体相互作用所采用的二维粒子静电模型以及相关物理参数。本文第三章研究了垂直于带电粒子运动平面的剪切磁场_zB(x)对快离子能量沉积的影响。结果表明,相对于均匀磁场,剪切磁场位型更有利于快离子的能量沉积,并且快离子在剪切磁场中更容易激发尾波场,从而促进快离子将能量传递给背景等离子体。离子团入射到等离子体中的前期阶段,离子团在聚焦作用下体积会缩小至原来的三分之一,由于尾波场的相速度与离子团漂移速度的差异,离子团的体积缩小到一定程度后就会逐渐扩散。同时发现提高离子团的入射能量以及密度同样可以增强离子团的能量沉积。本文第四章研究了平行于带电粒子运动平面的剪切磁场B _x(y)对入射离子能量沉积的影响。模拟结果表明:当离子团入射方向与磁场存在一定夹角时,离子团会在横向上感应出极化电场使得离子团在输运过程中出现分层现象,并且在极化电场的作用下离子团会将大部分能量沉积到等离子体中。当连续的离子束以一定的入射角注入等离子体中时,离子束在横向也会在尾波场调制作用下出现分层现象,之后在磁场的约束下离子束整体沿着磁场方向运动。孤立离子团的能量沉积效率在入射角度达到一定阈值后开始趋于平缓。此外,本章还将不同磁场位型下离子团(束)的能量沉积效率进行了对比,在剪切垂直磁场B _z(x)位型下,随着磁场强度的提高,孤立离子团的能量沉积效率与连续离子束相比基本持平,而在剪切平行磁场B _x(y)位型下连续的离子束能量沉积效率要优于孤立的离子团。本文第五章利用三维混合模型(磁流体模型耦合粒子模型)研究了高能粒子的动力学行为对气球模不稳定性的影响。模拟结果表明:通过增加高能粒子的比压值会缩短系统处于线性阶段时间,并且在非线性阶段会出现二次增长情况加快系统的破裂。通过对扰动磁场幅值的傅里叶分量进行研究时发现,高能粒子的动力学行为可以有效抑制低阶气球模的增长,但与此同时也会激发n(28)0不稳定性模式在非线性阶段的快速增长致使系统达到破裂。此外,高能粒子的动力学效应会很快激发系统中的各种不稳定性,空间模结构在线性阶段会出现放射状的类气球模结构并发生顺时针旋转有利于增强系统的稳定性,但由于n(28)0模式的快速增长导致空间磁力线结构由外向内逐渐紊乱直至系统发生破裂。