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等势坐标下平流体理论的表达

等离子体物理 2025-01-30 v3

摘要

平流体理论,即带电粒子的集体,被发展使用外微积分中的坐标无关和几何方法。这在显著简化代数并给出几何物理解释方面起到了决定性作用。该理论的基本基础是以Lie导数形式表达的相空间体积守恒——广义Liouville方程。该理论在相关性的阶数和相关性的弱度两个维度上得到扩展。这给出了广义BBGKY(Bogoliubov-Born-Green-Kirkwood-Yvon)层级。推导继续给出变分反应速率理论(VTRR)的新广义公式。将这些广义公式的 pullback 到通用规范坐标和泊松括号中进行。适当时,规范坐标假设为由求解Hamilton-Jacobi方程得到的动作生成的“动作-角”坐标。最后推导了所有常见动力学方程的广义形式:Vlasov方程、Boltzmann方程、Master方程、Fokker-Planck方程、Vlasov-Fokker-Planck(VFP)方程、流体方程以及磁流体动力学(MHD)方程。给出了这些方程的具体实例。展示了将VTRR应用于强磁场中的三体复合。

关键词

引用

@article{arxiv.2412.14383,
  title  = {A coordinate-free expression of plasma theory},
  author = {Michael E. Glinsky},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2412.14383},
  year   = {2025}
}

备注

24 pages, 18 figures, 146 equations, to be submitted to Physics of Plasmas