含有非热电子和陷俘离子的复杂等离子体中非线性尘埃声波的传播特征

作     者：林麦麦 宋晨光 王明月 陈富艳 Lin Mai-Mai;Song Chen-Guang;Wang Ming-Yue;Chen Fu-Yan

作者机构：西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2024年第73卷第7期

页      面：252-261页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070204[理学-等离子体物理] 0702[理学-物理学] 

主　　题：非线性尘埃声孤波 Sagdeev势方法 非热电子分布 陷俘离子分布 

摘      要：本文研究了同时含有非热(nonthermal)电子和陷俘(trapped)离子分布的复杂等离子体系统中非线性尘埃声波的传播特征.首先,利用线性化方法推导得到非线性尘埃声波的色散关系.接着,借助Sagdeev势方法推导得到表征非线性尘埃声波运动的二维自治系统、Sagdeev势方程和Sagdeev势函数的具体表达式.然后,依据数值模拟的方法分析了多种系统因素对二维自治系统相图的重要影响.结果表明:含有nonthermal电子和trapped离子的复杂等离子体系统中同时存在线性周期波、非线性周期波和孤立波.接下来,通过讨论Sagdeev势函数随系统参数的变化规律发现:该复杂等离子体系统中仅存在振幅大于零的压缩型孤立波.最后,探讨多种系统因素对非线性尘埃声孤波的振幅、宽度和波形等传播特征的重要影响.结果显示:马赫数、nonthermal电子和trapped离子以及尘埃颗粒未扰动的数密度、温度及荷电量等参数对该复杂等离子体系统中非线性尘埃声孤波的振幅、宽度和波形等传播特性均具有显著影响,且该结果与Sagdeev势函数的分析结果保持一致.