Braginskii 型广义流体模型

本文考虑了著名的 Braginskii 流体模型（Rev. of Plasma Phys., 1965）的几种推广。我们使用 Landau 碰撞算符和 Grad 矩方法。我们聚焦于与 Braginskii 模型类似的 21-矩模型，同时也考虑了一个 22-矩模型。两个模型均针对具有任意质量和温度的一般多组分等离子体建立，其中所有流体矩都由各自的演化方程描述。21-矩模型包含两个“热流矢量”（3 阶和 5 阶矩）以及两个“粘性张量”（2 阶和 4 阶矩）。Braginskii 模型则作为具有相近温度的单离子-电子等离子体在准静态近似下热流与粘性张量解耦的特例得到。我们以完全解析的形式给出了 Braginskii 模型的所有数值（连同 4 阶和 5 阶矩）。对于多组分等离子体，该模型使输运系数的计算变得直接。以流体矩（而非 Hermite 矩）表述也适于植入现有数值代码中。需要强调的是，正是准静态近似使得某些 Braginskii 系数在弱碰撞区发散。重要的是，我们证明了即使在线性近似下热流与粘性张量也是耦合的，并且 22-矩模型所计入的 4 阶矩的完全收缩（标量）扰动会改变能量交换率。我们还提供了若干附录，可作为利用 Grad 矩方法推导 Braginskii 模型的指南。