Correlation between two non-linear events in a complex dusty plasma system
利用流体理论建立了一个唯象模型，表明在非磁化的复杂等离子体系统中，尘埃空洞和尘埃孤子这两个看似独立的非线性结构的衰减强烈地依赖于等离子体电离参数.模型方程的数值解表明，尘埃空洞的演化及其随后的衰减在一个时间框架是密切相关的电离参数。类似的结果也适用于尘埃孤子的情况下，孤子的稳定性被发现严重依赖于电离参数。最重要的是，它是观察到的时间之前的尘埃孤子的崩溃的尘埃空衰变的开始时间，因此孤子衰变作为一个前兆空衰变发生在一个给定的尘埃等离子体系统。
2018-10-15 physics.plasm-ph
Anisotropic anomalous diffusion and nonequilibrium in microgravity dusty plasma. Part Two: Spectral Analysis
本文利用国际空间站PK-4设施数据，将统计参数转换为Hamiltonian谱模型，研究微重力尘埃等离子体中的各向异性反常扩散，发现非局域性与随机性结合导致特定尺度高输运概率，与实验观测吻合。
2025-07-11 math-ph math.MP physics.plasm-ph
A scaling law for the dust cloud in radio frequency discharge under microgravity conditions
本文采用带电尘埃粒子在离子流作用下的重叠散射势近似，导出了射频放电中远离空尘边界的静止尘埃云的“状态方程”。所得到的方程定义的离子数密度，载气原子的质量，和电子温度的函数的尘埃粒子的电位。在不同的系统中的粒子数密度的粒子半径和电子温度的标度律制定。基于所提出的方法，在云的体积中的大颗粒周围的空腔的半径估计。计算结果与文献中的实验数据符合较好。
2015-06-13 physics.plasm-ph
Mobility in a strongly coupled dusty plasma with gas
模拟了带电粒子在强耦合尘埃等离子体中的运动。净力$F$与碰撞散射和气体摩擦的组合相对抗，导致射弹以机动性受限的速度$u_p$漂移。得到了弹丸运动的导纳$μ_p=u_p/F$。确定了两种依赖于$F$的机制。在高的力的制度，$μ_p \propto F^{0.23}$，和散射截面$σ_s$减小为$u_p^{-6/5}$。$σ_s$的结果进行了比较与弱耦合等离子体和两体碰撞汤川势。模拟参数基于微重力等离子体实验。
2014-01-30 physics.plasm-ph
Generalizations of a Nonlinear Fluid Model for Void Formation in Dusty Plasmas
最近提出的一维非线性时变流体模型在理论和数值模拟方面的新进展[K。Avinash，A. Bhattacharjee和S. Hu，Phys. Rev. Lett. 90，075001（2003）]的尘埃等离子体中的空隙形成。该模型描述了一个初始的不稳定性所造成的离子阻力，快速的非线性增长，和一个非线性饱和机制，实现了准稳态包含一个空隙。早期的一维模型已经扩展到二维和三维（后者，假设球对称），使用比早期的一维公式更完整的动力学方程组。本方程组包括离子连续性方程和非线性离子拖曳算子。空隙形成的定性特征被证明是强大的相对于不同的功能形式的离子拖曳运营商。
2011-09-06 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Collective excitations of rotating dusty plasma under quasi-localized charge approximation of strongly coupled systems
在强耦合系统准定域电荷近似（QLCA）框架下，考虑尘埃旋转，分析了旋转尘埃等离子体的集体激发.考虑到最近的旋转尘埃等离子体实验所建立的“旋转等离子体”的磁等离子体激元的公司类比，在他们的强耦合和2维（经常引入重力沉降）的特点，强调在他们的分散的旋转引入的松弛。有限旋转版本的强和弱耦合色散的推导和分析，显示之间的对应关系的“更快的旋转，但弱耦合”的分支和其强耦合对应，相关的磁化和未磁化的尘埃实验，在重力或微重力条件。他们的测量在旋转等离子体和QLCA产生的分散体在一个旋转的框架，一个独立的数值验证之间的第一个对应关系，详细介绍。
2021-08-11 physics.plasm-ph
Radiometric force in dusty plasmas
研究了一定数量尘埃颗粒污染的射频辉光放电等离子体。除了各种尘埃等离子体现象，一些具体的胶体效应应予以考虑。我们专注于辐射力，这是由不均匀的温度分布。除了热泳，尘埃等离子体中温度分布的作用是一个悬而未决的问题。结果表明，不均匀加热的颗粒由离子流的结果在一个新的电泳一样的力，这是特定的尘埃放电。在最近的微重力实验条件下，可以观察到这种辐射力。
2000-06-29 physics.ao-ph physics.plasm-ph
On non-linear excitation of voids in dusty plasmas
空隙是等离子体中尘埃云内部的无尘区域，是尘埃颗粒上的静电力和离子拖曳力平衡的结果。离子拖曳力有许多形式，其中一些是基于模型，而另一些是从第一原理驱动。为了解释空隙的产生，Avinash等人。[K. Avinash，A. Bhattacharjee和S. Hu，AIP.CP649，III ICPDP，（2002）p121]提出了一个时间相关的非线性模型，该模型描述了不稳定性导致的空隙。我们增加了这个模型，将晶粒漂移和取代离子拖曳力的Khrapak等人，呈球形结构。已经揭示，空隙形成是阈值现象，即，这取决于颗粒大小。此外，空隙具有尖锐的边界，超过该边界灰尘密度下降，并且可以呈现波纹状外观。对于更高的晶粒尺寸值，使用两种离子拖曳力导致相同尺寸的空隙，尽管对于小尺寸的晶粒，Avinash力驱动更高尺寸的空隙。
2006-10-29 physics.plasm-ph physics.space-ph
On the heterogeneous character of the heartbeat instability in complex (dusty) plasmas
提出了复杂等离子体（尘埃）中产生心跳不稳定性的物理机制的一个假说。结果表明，不稳定性的发生是由于无微粒区（空隙）和复杂等离子体之间的边界上的周期性重复的临界转变。临界转变被认为类似于在电极附近形成鞘层。转变的起源是空隙周围的微粒上的电子和离子的损失。我们已经表明，这一假设是一致的实验测量的稳定性参数范围内，与等离子体的辉光强度和微粒动力学的演变过程中的不稳定性，以及与所观察到的激励的心跳不稳定性的强度调制的激光束，调谐到工作气体的原子跃迁。
2012-06-26 physics.plasm-ph
Experiments and modeling of dust particle heating resulting from changes in polarity switching in the PK-4 microgravity laboratory
本文通过对比PK-4在ISS微重力与地面实验及模拟，发现极性切换导致微重力下尘埃云膨胀并获得热能，其机制与有效屏蔽长度改变有关，且能量耗散时间远大于Epstein阻力衰减时间。
2025-05-07 physics.plasm-ph
Ionization equation of state for the dusty plasma including the effect of ion--atom collisions
提出了微重力条件下低压气体放电中尘埃粒子云的电离状态方程。IEOS涉及尘埃等离子体带电成分的特定参数对。它是基于修改后的碰撞增强收集模型适应的维格纳-塞茨细胞模型的尘埃云。该模型考虑了离子-原子碰撞对尘埃粒子离子流的影响，并假设离子-粒子相互作用的屏蔽长度与Wigner-Seitz盒的半径具有相同的数量级。包括的效果导致一个显着减少的粒子电荷相比，以前开发的IEOS的基础上的轨道运动有限的模型。假设尘埃等离子体的Havnes参数是中等的，可以再现实验中测得的尘埃粒子数密度，特别是它对气体压力的依赖性。虽然IEOS不包括拟合参数，但它可以在很宽的尘埃等离子体参数范围内保证令人满意的精度。基于改进的IEOS，推导出了尘埃等离子体中双尘埃等离子体通道形成的阈值关系。
2019-06-12 physics.plasm-ph
Cyclic phase transition of substrate-modulated 2D dusty plasma driven by oscillatory forces
本研究通过朗之万动力学模拟发现，振荡力驱动的基底调制二维尘埃等离子体随振荡频率降低会经历有序团簇与空洞相的循环转变，该转变源于运动粒子参考系中时间平均势景观的对称性。
2024-11-26 cond-mat.soft physics.plasm-ph
Long-range attraction between particles in dusty plasma and partial surface tension of dusty phase boundary
在均匀等离子体中运动的带电尘埃粒子的有效电势有一个负的部分，它提供了相似带电尘埃粒子之间的吸引力。该势阱的深度足够大以确保尘埃等离子体的晶体结构的稳定性和尘埃区域的边界表面的表面张力的相当大的值。后者取决于表面相对于反离子流的取向，即，对于与流垂直的表面，它是最大的和正的，而对于沿着流的表面，它是最小的和负的。对于气体放电中的尘埃等离子体的大多数情况，它们中的第一个的值足以确保跨反离子流定向的透镜状尘埃相空隙的稳定性。
2003-04-23 physics.plasm-ph
Sparse identification of effective microparticle interaction potential in dusty plasma from simulation data
Auburn University（奥本大学）；Baylor University（贝勒大学）
本文提出利用SINDy方法从模拟数据中稀疏识别微粒相互作用势，用于预测等离子体相变和结构形成。
2026-03-10 physics.plasm-ph
Observation of non-planar dust acoustic solitary wave in a strongly coupled dusty plasma
本文在强耦合尘埃等离子体中实验观测了由圆柱激发针产生的非平面尘埃声孤立波，并通过修正KdV方程数值解验证了波幅和波宽随时间的演化规律。
2023-09-21 physics.plasm-ph
Collective effects in vortex movements in complex (dusty) plasmas
我们研究的发病和复杂的（尘埃）等离子体中的旋涡的特性，使用二维模拟后，PK-3加实验室建模的设置。少量的微粒最初在空隙周围的单层中自排列。当引入额外的粒子时，由于等离子体力的非零旋度，扩展的涡旋系统发展。我们证明了剪切变稀效应的旋涡。速度结构函数和能量和涡度拟能谱表明，涡流湍流存在的“经典”Kolmogorov型的本质。
2013-10-15 physics.plasm-ph
Measurement of the Ion Drag Force in a Complex DC-Plasma Using the PK-4 Experiment
在复杂等离子体中，流动离子对微粒的作用力，即所谓的离子拖曳力，并不为人所知。然而，这对于理解复杂等离子体中有趣的现象，如微重力条件下的空洞形成，是很重要的。PK-4实验是为以后在国际空间站上使用而开发的，非常适合研究这一问题。在该实验中，在玻璃管中产生复杂的DC等离子体，其中微粒从阴极流到阳极。通过测量微粒速度，可以通过假设力平衡来提取对于不同颗粒尺寸、压力和DC电流的颗粒上的力。已经在实验室以及在微重力条件下使用抛物线飞行进行了实验。这些实验的结果将被呈现并与理论预测进行比较。
2004-11-02 physics.plasm-ph
Rotating vortices in two-dimensional inhomogeneous strongly coupled dusty plasmas: shear and spiral-density waves
在强耦合区，尘埃等离子体实验可以很容易地进行。在我们之前的工作[Phys. Plasmas 21，073705（2014）]中，我们数值研究了具有恒定密度的等离子体，并观察到来自旋转涡旋的横向剪切（TS）波。实验室尘埃等离子体是均匀等离子体的很好的例子，但异质性（如密度，温度，电荷）可能是由于存在的空隙，不同的领域具有不同的方向，存在的外力，如磁和/或电，大小/电荷不平衡等，在这里，我们研究如何在尘埃等离子体的密度异质性响应于圆形旋转的涡旋单极，即平滑和尖锐的截止。为此，我们在广义流体力学（GHD）流体模型的框架下进行了一系列的二维粘弹性流体模拟。在两种不同密度的不可压缩流体的界面处放置旋转涡。光滑旋转的涡旋导致两件事：第一，密度被拉伸形成螺旋密度波;第二，TS波根据剪切波速径向传播到周围介质中。我们注意到，螺旋密度臂在早期是可分辨的，而后来被模糊了。急剧旋转的涡流产生急剧的剪切流，这反过来又有利于跨界面的开尔文-亥姆霍兹（KH）不稳定性。在GHD系统的这种流动中，所发射的TS波与KH不稳定涡之间的相互作用扭曲了转子周围规则螺旋密度臂的形成
2020-06-08 physics.plasm-ph
Dusty plasma cavities: probe-induced and natural
本文对复杂等离子体晶体中的区域性排尘进行了全面的探索。在国际空间站上的3D晶体中产生的空洞为实验提供了丰富的基础，但在地面实验中形成的尘埃晶体中的空洞并没有受到太多的关注。在一个改进的GEC RF单元内，一个动力垂直探头被用来清除尘埃晶体的中心区域，产生一个具有高度圆柱对称性的空腔。由三种机制产生的腔进行检查。首先，研究了带负电荷探针对微米级粒子的排斥作用。这种效果的DC等离子体开发的模型进行了修改，并应用于解释新的实验数据在RF等离子体。其次，自然腔的形成进行调查;径向离子阻力建议发生由于弯曲的鞘被认为是结合热泳和扁平的限制电位以上的中心的电极。最后，在将探针电位增加到等离子体浮动电位以上时意外地发生空腔形成。由这些方法产生的腔看起来相似，但每个都被证明是由根本不同的过程促进的。
2014-06-05 physics.plasm-ph
Three-dimensional structure of a string-fluid complex plasma
在国际空间站的Plasmakristall-4设施中，在长期微重力条件下对复杂（尘埃）等离子体的三维结构进行了研究。微粒悬浮液被限制在极性开关直流放电。实验结果进行了比较的分子动力学模拟的结果与粒子间的相互作用势表示为各向同性汤川和各向异性四极项的叠加。模拟和实验数据表现出定性相似的结构特征，表明散装液体般的顺序与列入固体般的字符串与轴向电场对齐。识别单个串并计算它们的尺寸谱。尺寸谱的衰减率被发现与弦状结构特征的增强而降低。
2020-05-11 physics.plasm-ph
Ion wake-mediated dust interactions under PK-4 conditions: a generalized and compact potential formulation
Baylor University（贝勒大学）；Auburn University（奥本大学）
本文提出了一种适用于PK-4条件的通用尘埃和离子涡流系统势能模型，通过分子动力学模拟确定的少量系数，捕捉多粒子距离的电势分布，适用于非弦状尘埃排列。
2026-04-21 physics.plasm-ph
Density distribution of a dust cloud in three-dimensional complex plasmas
我们提出了一种新的方法来确定在微重力条件下形成的三维（3D）复杂的等离子体尘埃云中的尘埃粒子的空间分布。该方法利用在云的3D扫描期间获得的数据，并提供相当好的精度。基于这种方法，我们调查了尘埃云的粒子密度在气体放电等离子体中实现的PK-3 Plus安装在国际空间站上。我们发现，处理后的尘埃云是各向异性和不均匀的。人们可以分离出两种状态，其中可以观察到静止的尘埃云。在低压下，颗粒密度随离放电中心距离的增加而单调减小;在高压下，密度分布有一个浅的极小值。无论政权，我们检测到一个尖点的分布在空隙边界和一个缓慢变化的密度在较大的距离（在脚区域）。得到的结果的理论解释，导致合理的估计的尖瓣和脚的密度。修改后的电离状态方程，它允许违反的局部准中性的尖点区域，预测的离子和电子密度的空间分布在未来的实验中测量。
2016-09-16 physics.plasm-ph
