[00151037]尘埃颗粒充电及大小分布对等离子体输运及波动现象的影响

1、课题来源及背景 等离子体是由离子、电子及中性原子构成的离化气体状物质,它广泛存在于宇宙中,是宇宙中一种常见的物质,等离子体常被视为是除固、液、气外,物质存在的第四态。在等离子体中,通常存在多种形式的波动现象。在等离子体中的波动现象要比普通介质中的波动现象丰富的多,因为在等离子体中除了热压力驱动的声波以外,还存在静电波、电磁波以及它们之间的耦合波。研究等离子体波有多方面的用途,在天体物理中等离子体波普遍存在,它是理解许多类型的能量输运和等离子体不稳定性的基础,因此研究等离子体的波动现象非常重要。输运现象是宏观世界中的一种普遍现象。研究等离子体中的输运现象对于受控核聚变的研究极为重要。未来的聚变堆,不管是磁约束还是惯性约束等离子体,总是在有限区域内有巨大能量释放出来。等离子体的输运理论支配这些能量在空间和时间上的重新分布的规律,并告诉我们是否有可能限制不可避免的泄漏和回收最大数量的能量。输运理论对于天体物理和地球物理也有重大的意义。 2、研究的目的及意义 （1）研究不同大小尘埃颗粒充电过程如何影响波的色散关系以及非线性波的传播等问题。获得在实验上不容易测量的量和容易测量的量之间的关系。为我们间接测量不易测量的物理量提供方法与理论指导。 （2） 研究不同大小尘埃颗粒的充电过程如何影响等离子体输运现象。 获得尘埃颗粒的充电过程对于尘埃等离子体电导、扩散、热传导和粘性影响的规律。 获得尘埃颗粒的充电过程、大小分布及碰撞影响电磁波衰减的规律。 3、主要论点及论据 尘埃颗粒所带的电量是与尘埃颗粒大小有密切而复杂的函数关系。实验指出,无论是在实际的空间坏境中还是在实验室中,尘埃颗粒的形状各不相同。其大小与所带的电量都具有一定的分布范围。本项目不考虑二次电子发射等复杂因素,通过考虑尘埃颗粒的大小分布以及由此引起的尘埃颗粒上所带电量的不同而对尘埃等离子体中尘埃颗粒的集运动行为进行研究。研究多种物理条件下尘埃颗粒大小的分布以及荷电量的不同是如何影响波的色散关系以及孤立波的各种参数等问题。由于色散关系与孤立波的参数包含着尘埃颗粒的许多信息,从而可以通过测量波的色散关系与孤立波的参数来推断尘埃颗粒不易测量的物理参量,例如：可以通过测量波的传播速度振幅等来判断尘埃颗粒所带的电量等一些不易测量的物理量。从而,得到在实验上不易测量的量和容易测量的量之间的关系。为实验提供方法与理论指导。 4、创见与创新 过去关于尘埃等离子体集体运动行为的绝大多数研究工作是建立在简化模型的基础上的,即不考虑充电过程,并假设尘埃颗粒的大小与带电量是一样的。实际尘埃颗粒的大小与带电量是不相同的,尘埃颗粒大小分布与带电量随环境的变化而变化。本项目的特色与创新之处是考虑粒子的充电过程并考虑不同大小尘埃颗粒以后建立多组分尘埃颗粒组成的尘埃等离子体 运动微分方程组,再用摄动方法、行波法结合数值计算分析波的色散关系以及各种非线性波特征参数与粒子充电过程与尘埃颗粒大小分布的关系。将这些容易测量的物理量同不易测量的量（例如：尘埃颗粒大小的分布以及尘埃颗粒所带的电量等）联系起来,此外,利用包含碰撞项的Boltzmanna 方程研究不同大小尘埃颗粒的充放电过程以及尘埃颗粒的大小分布效应如何影响等离子体输运现象.从而,为间接测量一些不易测量的物理量提供可能的简捷方法,这将对于实验研究还是理论研究都是非常重要的。 5、社会紧急效益,存在的问题 无存在问题 6、历年获奖情况 无