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磁场对螺旋波等离子体波和能量吸收影响的数值研究

成玉国 程谋森 王墨戈 李小康

磁场对螺旋波等离子体波和能量吸收影响的数值研究

成玉国, 程谋森, 王墨戈, 李小康
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  • 本文考察在径向电子数密度呈抛物形分布的情况下,外加稳恒磁场,射频通过螺旋波天线在等离子体中激发电磁波的传播性质. 采用线性扰动波假设,数值求解Maxwell方程组,得到80–800 G(1 G = 10-4 T)磁场条件下等离子体中径向电、磁场强度及能量沉积密度的分布情形. 计算结果表明,磁场增大(80→800 G)时,螺旋波受到的阻尼较小,可深入等离子体传播;Trivelpiece-Gould(TG)波受到的阻尼增大,在等离子体-真空边界处衰减增强;整体的能量吸收向边界集中. 磁感应强度小于100 G 时,TG 波可深入主等离子体区传播,等离子体径向能量吸收相对均匀.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11305265)资助的课题.
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    Han K, Jiang B H, Ji Y C 2012 Acta Phys. Sin. 61 075209 (in Chinese) [韩轲, 江滨浩, 纪延超 2012 物理学报 61 075209]

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    Geng S F, Tang D L, Qiu X M 2012 Acta Phys. Sin. 61 075210 (in Chinese) [耿少飞, 唐德礼, 邱孝明 2012 物理学报 61 075210]

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    Bering E A, Brukardt M 2006 AIAA Aerospace Science Meeting and Exhibit 766

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    Gnoffo P A, Gupta R N, Judy L. shinn 1989 NASA Technical Paper

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    Blackwell D D, Madziwa T G, Arnush D, Chen F F 2002 Phys. Rev. Lett. 88 145002

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    Chen F F, Curreli D 2013 Phys. Plasmas 20 057102

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    Zhang R, Zhang D X, Zhang F, He Z, Wu J J 2013 Acta Phys. Sin. 62 025207 (in Chinese) [张锐, 张代贤, 张帆, 何振, 吴建军 2013 物理学报 62 025207]

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  • [1] 杨雄, 程谋森, 王墨戈, 李小康. 螺旋波等离子体放电三维直接数值模拟. 物理学报, 2017, 66(2): 025201. doi: 10.7498/aps.66.025201
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-22
  • 修回日期:  2013-09-29
  • 刊出日期:  2014-02-05

磁场对螺旋波等离子体波和能量吸收影响的数值研究

  • 1. 国防科学技术大学航天科学与工程学院, 长沙 410073
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11305265)资助的课题.

摘要: 本文考察在径向电子数密度呈抛物形分布的情况下,外加稳恒磁场,射频通过螺旋波天线在等离子体中激发电磁波的传播性质. 采用线性扰动波假设,数值求解Maxwell方程组,得到80–800 G(1 G = 10-4 T)磁场条件下等离子体中径向电、磁场强度及能量沉积密度的分布情形. 计算结果表明,磁场增大(80→800 G)时,螺旋波受到的阻尼较小,可深入等离子体传播;Trivelpiece-Gould(TG)波受到的阻尼增大,在等离子体-真空边界处衰减增强;整体的能量吸收向边界集中. 磁感应强度小于100 G 时,TG 波可深入主等离子体区传播,等离子体径向能量吸收相对均匀.

English Abstract

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