基于动力论的尘埃等离子体充电方程研究

尘埃等离子体与一般等离子体最大的不同源于尘埃粒子的充电问题,尘埃粒子充电方程是描述尘埃等离子体充放过程的基本方程,充电频率(电荷驰豫速率)是描述这一物理过程的基本物理量。在研究尘埃等离子体微波散射、尘埃等离子体介电张量及尘埃等离子体中各种纵波问题时,不同的文献引入了不同的充电频率表达式。在动力论基础上研究了尘埃粒子的充电问题,用动力论方法推导了尘埃粒子充电方程,给出了充电频率表达式。对两种不同形式的充电频率表达式做了分析,阐明它们是不同近似条件下给出的结果。

尘埃等离子体微波衰减常数的理论分析

将固体火箭喷焰看作弱电离尘埃等离子体,在统计理论框架下,通过求解含碰撞项的Blotzmann方程和Shukla方程,给出了弱电离尘埃等离子体复电导率和衰减常数计算公式,提出了充电响应因子的概念.将固体火箭喷焰的有关参数代入计算表明,衰减常数同时受电子和尘埃粒子浓度以及尘埃粒子半径的影响.理论的分析与实验所观测到的现象一致.

聚变等离子体中杂质离子对尘埃颗粒电势的影响

用粒子轨道理论研究了多电荷正离子对聚变等离子体中尘埃颗粒充电过程以及充电平衡时表面电势的影响。模拟结果表明,在氢等离子体中,多电荷正离子的浓度越大、电荷数越多以及离子质量数越大,都将使得尘埃颗粒在充电过程中迅速携带较多的负电荷,且充电平衡时具有更大的负电性。此外,充电平衡时,尘埃颗粒表面电势与氢等离子体中另一种多电荷正离子的浓度呈负线性相关,多电荷正离子对随氢离子温度变化的尘埃颗粒表面势的极值也产生影响。

聚变等离子体中尘埃杂质的带电和运动特性及温度变化研究

研究了在磁约束聚变环境中不同等离子体参数下尘埃粒子的带电、运动及温度特性.研究表明:电子温度与离子温度比对尘埃带电量有明显的影响;二次电子发射会显著减少尘埃带电量;尘埃充电的弛豫时间比在实验室加工等离子中要短得多.在考虑离子拖曳力作用下,尘埃粒子的速度可达102m·s-1的量级;针对碳材料计算得到粒子的寿命达毫秒量级.这些数值研究结果与实验观测结果相一致.

弱电离尘埃等离子体的介电张量研究

忽略磁场作用,通过求解含BGK碰撞项的Boltzmann方程和尘埃粒子充电方程导出了弱电离尘埃等离子体介电张量的表达式.证明了"冷"尘埃等离子体的纵向介电张量系数与横向介电张量系数相等.完善了弱电离尘埃等离子体电磁特性的理论模型.