含有负离子且遵循三参数非麦克斯韦速度分布函数的尘埃等离子体的表面势能

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尘埃等离子体是广泛存在于自然界中的一种复杂等离子体。它是由等离子体与浸没在大气中的尘埃颗粒形成的复杂系统。之所以称之为复杂系统,是因为除了传统的电子‐离子等离子体,其他的成分比如中性的气体分子、负离子、大质量的尘埃颗粒增加了这一系统的复杂性。尘埃等离子体的一个基本且重要的性质就是尘埃颗粒的充放电,尘埃颗粒的带电不是与生俱来的,而是由周围的等离子粒子给其充电所带的,这也是尘埃等离子体区别于一般等离子体的最大特点,因此导致尘埃等离子体的许多性质与普通等离子体不同。所以在本论文我们将重点研究尘埃等离子体的充电现象。首先在第一章我们介绍了尘埃等离子体的充电过程,根据轨道极限理论给出了尘埃等离子体的充电电流表达式,并且研究了遵循麦克斯韦分布的尘埃等离子体充电过程,得到了充电电流及其表面势能。在第二章我们介绍了在两种非麦克斯韦速度分布,即幂律q分布与kappa分布下尘埃等离子体的充电过程。由于在空间等离子体中有许多线性或者非线性的现象不能够用单参数分布函数来描述,因此一些双参数分布函数应运而生。遵循双参数分布函数的尘埃等离子体的充电电流及其表面势能在第三章给出。在第四章我们重点研究了含有负离子且遵循三参数非麦克斯韦速度分布的复杂尘埃等离子体的尘埃表面势能。等离子体包含电子、正离子、负离子以及带负电的尘埃颗粒,通过使用电流平衡条件和准中性条件,我们得到了归一化尘埃表面势能和尘埃等离子体参数如归一化尘埃数密度、负离子和电子的温度比率、负离子和正离子的密度比率以及负离子的带电数之间的关系,并且进行了数值分析,结果显示尘埃表面势能与尘埃数密度之间的关系在表面势能很小时明显地依赖于三个参数,但是随着势能的增加,这种依赖逐渐降低。对于三参数非麦克斯韦分布的复杂尘埃等离子体而言,表面势能通常情况下要比遵循kappa分布以及麦克斯韦分布的相同尘埃等离子体的表面势能要大。
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