无碰撞等离子体的可用能量与基态
等离子体物理
2017-08-02 v1
摘要
考虑了受静电涨落影响的无碰撞等离子体的能量预算,并计算了在限制等离子体运动可能形式的各种约束下,热能超过其可达到的最小值的超额部分。这一超额量度了有多少热能“可用于”转化为等离子体不稳定性,因此构成了等离子体稳定性的非线性度量。具有零可用能量的分布函数定义了“基态”,因为其能量不能通过任何线性或非线性等离子体运动而减少。在具有小密度和温度涨落的 Vlasov 等离子体中,可用能量与这些量的均方成正比,并超过理想或阻磁流体动力学中的相应能量。如果第一或第二绝热不变量守恒,基态通常具有非均匀的密度和温度。磁约束等离子体通常不处于任何基态,但某些类型的仿星器等离子体相对于同时守恒这两个绝热不变量的涨落而言处于基态,使等离子体对这类涨落在线性和非线性上均稳定。偶极磁场约束的等离子体也可享有类似的稳定性质。
引用
@article{arxiv.1706.05219,
title = {Available energy and ground states of collisionless plasmas},
author = {Per Helander},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.05219},
year = {2017}
}