加热等离子体膨胀的统一模型

受预测高强度激光等离子体相互作用早期阶段等离子体密度和温度分布的需求驱动，我们发展了一个包含外部加热的等离子体膨胀流体模型。我们提出了一套新的三参数自相似解，用于描述等离子体膨胀，涵盖了广泛的电子温度的时空变化范围。根据加热等离子体域$L$、Debye长度$\lambda_D$和新出现的离子声相关长度$\lambda_s$的相对尺度，由参数$\frac{\lambda_s}{\lambda_D}$和$\frac{L}{\lambda_s}$所决定，识别出一系列膨胀等离子体的动力学行为。当被分类为五种动力学 regime，范围从接近准中性膨胀到裸离子片层易受库仑爆炸。分析了电子温度在空间上均匀且随时间呈指数衰减的自相似解，并详细阐述了参数空间中五个渐近极限内的动力学。提出了等离子体膨胀长度尺度和能量的比例关系。该自相似框架应用于激光等离子体相互作用，特别是针对目标表面的等离子体动力学——当目标与上升的激光强度包络相互作用时。结果提供了基于激光等离子体参数的膨胀行为见解，并为优化激光等离子体方案和指导高强度激光实验的设计提供了比例关系。