束-等离子体相互作用中静电振荡引起的不稳定性分析

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无论是在快点火方案激光核聚变中,还是在太阳风和地球电离层相互作用时,束-等离子体相互作用都起着关键性的作用,而在束-等离子体相互作用中不稳定性对于系统的演化有着不可忽略的地位。本文在研究强激光照射下产生的高能电子在等离子体内传播时,通过一定的简化,抽象成一维静电模型,并利用修改过的KEMPO1模型进行模拟。在束-等离子体相互作用过程中存在着束-等离子体不稳定性、双流不稳定性、Weibel不稳定性等多种不稳定,文中简要的介绍了这些不稳定的历史及研究的最新进展,然后分别用磁流体力学和动理学方法描述了束-等离子体不稳定性,并给出了两种描述方法中不稳定性出现的条件和一定条件下不稳定性的增长率,而数值模拟方面文中介绍了PIC方法的模拟流程以及同流体力学相比的优势和劣势,针对本文所使用的KEMPO1模型进行了详细介绍,并且给出了为适应本文模拟条件而作的的边界条件和输出量的修改。在修改过的模型上,本文研究了无电子束、电子束数密度为背景等离子体电子数密度的百分之一、电子束数密度为背景等离子体电子数密度的千分之一三种情况下系统的演化,给出了不同条件下电子束能量的变化、等离子体波的色散关系以及用曲线拟合的方法得到的等离子体不稳定性增长,比较了不同电子束数密度入射时对自身能量损失的影响。
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