磁镜中等离子体流动的离子动力学效应与不稳定性
等离子体物理
2022-10-25 v1
摘要
采用无碰撞准中性混合模拟（动力学离子与等温Boltzmann电子），研究了会聚-发散磁喷管中由有限离子温度和离子反射引起的等离子体流动动力学效应。结果表明，在冷离子极限下，粒子速度分布与解析理论吻合良好，该理论预言了由具有最大磁场的磁镜形成的全局加速势，并导致跨声速离子速度分布。对于具有各向同性与各向异性分布的温热离子，同样获得了全局跨声速离子速度分布。由于磁镜与势的时间依赖涨落的联合效应（源于流体解变为多值区域中的波破与不稳定性），观测到部分离子反射。尽管存在部分反射，通过离子的流动仍遵循由磁场分布定义的全局加速分布。在采用反射边界条件模拟等离子体源并允许俘获离子与通过离子间转变的模拟中，跨声速加速解的全局性质被揭示为对等离子体排出速度的限制，该速度最终决定了源区等离子体密度。
引用
@article{arxiv.2210.12900,
title = {Ion kinetic effects and instabilities in the plasma flow in the magnetic mirror},
author = {Marilyn Jimenez and Andrei Smolyakov and Oleksandr Chapurin and Peter Yushmanov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.12900},
year = {2022}
}