A New Electrostatic mode in Two-Fluid (ENe-Ion) Formalism of a Partially Ionized Plasma
设计简化多物种粒子系统的方法和手段是经济的。等离子体的单流体MHD描述足以研究等离子体现象。包含多种类粒子的等离子体也可以通过用对应的流体表示每个粒子种类来描述。由电子、离子和中性粒子组成的部分电离的等离子体可以通过适当地组合每种物质的动力学来描述为单一流体。三组分等离子体也可以简化为双流体系统。最明显的方法是将电子流体和离子流体结合在一起，以获得MHD极限下的单一流体，并将中性粒子形成第二流体。另外两种可能性是：1）将电子流体和中性流体组合成一种流体，在此称为ENe流体，并将离子作为第二流体处理，以及2）将离子流体和中性流体组合成一种流体，在此称为INe流体，并将电子作为第二流体处理。发现电子与中性粒子结合的过程使中性粒子带负电荷。所以，这是一个新的等离子体，其中有重的（中性粒子的质量假设电子质量可以忽略不计）带负电的粒子和带正电的离子。原则上，我们可以同样对待第二种可能性。然而，由于中性粒子和离子的相对质量之间可能存在巨大的变化，因此该系统变得更加复杂，其讨论被推迟到以后。在此，建立了双流体ENe-Ion系统的框架，确定了这种新型双流体等离子体的特征静电波模式。波的频率被发现是一个函数的碰撞频率除了依赖于通常的参数。
2021-06-15 physics.plasm-ph
Spatial distribution of Dust Density Wave Properties in Fluid Complex Plasmas
复杂等离子体由嵌入在低温等离子体中的微粒组成，并允许通过追踪这些微粒的运动来研究各种效应。尘埃密度波在复杂等离子体中表现为微粒流体中的自激声波。在这里，我们表明，这些波的各种属性取决于微粒云相对于等离子体鞘的位置，并解释这一发现的基础离子漂移不稳定性。这些结果可能有助于更好地理解尘埃密度波在复杂等离子体中的传播，例如，在天体物理尘埃等离子体中。
2022-02-15 physics.plasm-ph
Extending the Single-Fluid Solvability Conditions for More General Plasma Systems
本文将单流体可解性条件推广至含任意$β$、任意流和外部强迫项的等离子体系统，涵盖各向同性与各向异性情形，所得广义条件可用于生成特定类别的单流体平衡。
2023-05-11 physics.plasm-ph
Two-Fluid Nonlinear Theory of Response of Tokamak Plasma to Resonant Magnetic Perturbation
本文提出了H模托卡马克等离子体中单个撕裂稳定有理表面驱动的磁重联的双流体非线性理论。表面被假定为与所施加的共振磁扰动（RMP）的主导螺旋谐波之一共振。本文所描述的理论与理解托卡马克等离子体中RMP诱导的边缘局域模（ELM）抑制的物理问题密切相关。
2018-08-13 physics.plasm-ph
Ten-moment two-fluid plasma model agrees well with PIC/Vlasov in GEM problem
我们模拟磁重联在GEM问题中使用的电子流体以及质子流体的10个时刻的双流体模型。我们表明，使用10个时刻的电子给出了良好的定性协议与电子压力张量分量在发表的动力学模拟。
2010-10-05 physics.plasm-ph
A solver based on pseudo-spectral analytical time-domain method for the two-fluid plasma model
激光与等离子体相互作用中的许多物理过程可以用双流体等离子体模型来描述。我们报告的三维二流体等离子体模型方程的求解器。该求解器特别适合于模拟短激光脉冲与等离子体之间的相互作用。流体求解器依赖于两步Lax-Wendroff分裂与四阶龙格库塔格式，我们使用伪谱分析时域（PSATD）方法来解决麦克斯韦的旋度方程。总体而言，该方法仅基于有限差分格式和快速傅立叶变换，不需要任何网格交错。伪谱分析时域方法消除了在没有电流的情况下横向电磁波传播的数值色散，这是其他Maxwell求解器常规观察到的。完整的算法是通过能量守恒和动量守恒时，电磁脉冲发射到等离子体斜坡和定量协议与波转换的p-偏振电磁波到等离子体斜坡。
2021-02-25 physics.plasm-ph
Odd modes of Kelvin-Helmholtz instability in sheared flows of plasmas and fluids
理想流体和等离子体在磁场中剪切流动的共同特征是Kelvin-Helmholtz不稳定性。在上述两种情况下，这种不稳定性由相同的方程描述。由动力学方法得到的等离子体中本征模的波动方程在长波极限下与已知的理想流体的Rayleigh方程一致。考虑了有限宽过渡层的速度剖面。奇模进行了研究。定域速度剪切层是在过渡层外传播的扰动源。研究了模态局部化的条件。
2012-07-30 physics.plasm-ph
Reply to comment on "Improvements for drift-diffusion plasma fluid models with explicit time integration"
这是对邹家勇对“用显式时间积分改进漂移扩散等离子体流体模型”一文评论的答复。评论中的批评，即电流有限的方法与基本的部分不同的等式不一致，似乎是无效的。然而，这种批评提出了一个有趣的问题，即对于给定的时间步长，限流方案的行为，这在本回复中进行了讨论。
2020-08-04 physics.plasm-ph
Beltrami-like fields created by baroclinic effect in two-fluid plasmas
本文提出了一个二维等离子体演化理论，该理论考虑了斜压效应引起的类Beltrami流场。得到了非线性二流体方程的特解。这个简单的模型可以解释磁场的产生，而无需假设系统中存在种子。耦合的场和流自然地一起生长。将该理论应用于激光诱导等离子体中B场的估算，结果与实验值符合得很好。
2011-06-30 physics.plasm-ph
Visco-elastic fluid simulations of coherent structures in strongly coupled dusty plasma medium
描述粘弹性流体行为的广义流体动力学（GHD）模型经常被用来探索强耦合尘埃等离子体介质在其结晶极限以下的行为。该模型成功地描述了实验观测到的强耦合尘埃等离子体介质的集体简正模。本文着重研究了该模型的非线性动力学特性。具体地说，相干涡补丁的演变正在研究在这个模型的框架内。与牛顿流体和分子动力学（MD）模拟治疗尘埃物种通过汤川势相互作用的比较也被提出。
2014-06-21 physics.plasm-ph
On the validity of drift-reduced fluid models for tokamak plasma simulation
漂移减少等离子体流体模型通常用于等离子体物理的分析和模拟，然而，这种模型的有效性必须验证的参数空间中存在的托卡马克等离子体的区域。通过观察漂移减少模型和全速模型的线性行为，可以确定通过漂移减少提供的简化而损失的物理在托卡马克的核心区域是重要的。对于边缘区域，这是更可接受的，但是必须针对给定的模拟确定这样的模型是否合适。
2015-06-11 physics.plasm-ph
A Two-fluid Model for Plasma with Prandtl Number Correction
从等离子体动力学方程出发，采用矩模型降阶法，建立了双流体模型。我们采用的矩量法是最近开发的一个全球双曲正则化的矩量模型是局部适定性的时间。基于具有适定性的双曲矩模型，利用Maxwell迭代法得到了双流体模型的封闭关系。通过在麦克斯韦迭代中引入Shakhov碰撞算子，双流体模型继承了等离子体动力学方程中正确的普朗特数。新模型在形式上与五阶矩双流体模型相同，只是封闭关系不同，其中压力张量是各向异性的，热通量被提出。这为模型提供了描述各向异性压力张量和大热流问题的能力。
2020-05-12 physics.plasm-ph
Noether methods for fluids and plasmas
基于Euler-Lagrange和Euler-Poincare变分原理，给出了Noether方法在流体和等离子体中的两个应用，这两个变分原理分别取决于动力学场是否独立变化。相对论冷激光等离子体方程，描述了强激光场与冷相对论电子等离子体之间的相互作用，提供了一个有用的一组方程服从这两个变分公式。用Noether方法推导守恒律是从Noether方程出发的，Noether方程的形式取决于所用的变分公式。正如预期的那样，能量动量守恒定律的表达式在两种变分公式中是相同的。两个拉格朗日密度之间的连接示出涉及与冷相对论性电子流体的质量守恒和林约束。
2004-10-13 physics.plasm-ph
Conservative formulation of the drift-reduced fluid plasma model
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
本文提出了一种保守形式的磁流体等离子体模型，通过解析反演隐含关系，实现了能量、质量、电荷和动量的精确守恒。
2026-01-09 physics.plasm-ph
Bridging kinetic plasma descriptions and single fluid models
本文的目的是桥梁动力学等离子体的描述和低频单流体模型。更具体地说，渐近导致磁流体动力学（MHD）制度开始从Vlasov-Maxwell系统进行了研究。类比的推导，从弗拉索夫-泊松系统，耦合到电子的玻尔兹曼关系的离子的流体表示也概述了。其目的是确定渐近参数解释从一个微观描述到宏观低频模型的过渡。这些研究为多尺度数值方法的推导、模型耦合或基于物理的预处理提供了基础。
2020-04-20 physics.plasm-ph
Hermes: Global plasma edge fluid turbulence simulations
在磁约束等离子体的相对碰撞边缘区域中的热量和粒子的输运是一个具有科学挑战性和技术重要性的问题。理解和预测这种运输需要等离子体波动，全球配置文件和流量的自洽演变，但能够做到这一点，在现实的（转向）几何的数值工具，现在才正在开发。在这里，一个5场简化的2流体等离子体模型的不稳定性和湍流的磁化等离子体的研究，建立在BOUT++框架。这个冷离子模型允许全球的配置文件，电场和运输时间尺度上的流量的演变，与通量驱动的跨场运输确定自洽的电磁湍流。在模型制定和数值实现的发展进行了描述，并在poloidally限制和转移托卡马克配置进行模拟。
2016-09-12 physics.plasm-ph
Plasma turbulence in the equatorial electrojet: A two-dimensional Hamiltonian fluid model
一个非线性统一的流体模型，描述赤道电射流，包括Farley-Buneman和梯度漂移等离子体不稳定性，定义和证明是一个非正则哈密顿系统。得到了该模型的两个运动几何常数，并证明它们是卡西米尔不变量。该模型的重新制定显示的密度梯度尺度长度（$L_n$）和交叉场漂移速度（${\upsilon}_E$）在控制不稳定模式的动态模拟的增长，过渡和饱和阶段的作用。
2017-11-17 physics.plasm-ph
Effect of thermal ions on fluid nonlinear frequency shift of ion acoustic waves in multi-ion species plasmas
提出了一个考虑离子温度影响的多离子等离子体中离子声波（IAWs）的流体非线性频移模型。由于在惯性约束聚变（ICF）等离子体中存在热离子，同时存在太阳风，因此在IAWs的非线性频移中需要考虑热离子的影响。然而，现有的模型[Berger等人，Physics of Plasmas 20，032107（2013）; Q. S. Feng等人，E 94，023205（2016）]仅考虑冷离子流体模型。这种考虑多离子组分和热离子的完整理论将更精确地计算大振幅非线性激光器的频率，特别是高离子温度的慢模，在空间物理和惯性约束聚变中具有广泛的应用前景。
2019-06-24 physics.plasm-ph
Plasma-neutral collision operators for hydrogen isotopes: kinetic and gyrokinetic descriptions, comparison to fluid
CEA, IRFM（法国原子能委员会，聚变研究和技术研究所）；Aix-Marseille Univ., CNRS, PIIM（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，等离子体物理研究所）
该研究推导了氢等离子体与氢原子相互作用的动理学和 gyrokinetic 等离子体-中性粒子碰撞算子，发现其与流体模型存在显著差异，凸显了动理学效应在边缘等离子体动量能量交换中的重要性。
2026-10-14 physics.plasm-ph
Coherent effects in the stochastic electrodynamics of two-fluid plasma
随机电磁场在等离子体中无处不在，最常见的例子是热源的电磁辐射。它们应该对等离子体中的电子和离子施加一个随机力，给它们的运动增加一个随机分量。随机波动量的乘积，如速度和磁场，通过等离子体的双流体模型的动力学方程进行关联，则应表现出非零平均值。这种影响的调查需要空间光谱表示的非线性方程的双流体模型。在无限域上定义的CK函数及其母函数和梯度分别为螺线管场、标量场和无旋场提供正交基，便于坐标空间到模空间的变换.本文建立了一个研究双流体等离子体中随机电磁场随机力相干效应的理论框架，并讨论了由其结构得出的一些结果。方位对称模式被证明是唯一的受益者的随机模式在产生非随机效应的合作。形式主义也有利于调查之间的相互作用的可压缩动力学，这在等离子体压缩，加热和约束和不可压缩动力学，这是参与湍流和自组织等现象中起着核心作用。
2012-08-08 physics.plasm-ph
A non-local fluid closure for modeling cyclotron resonance in collisionless magnetized plasmas
本文发展了一种考虑回旋共振效应的无碰撞磁化等离子体的流体描述。遵循与朗道流体封闭相同的方法，与横向电磁波动相关的热通量分量近似为波数空间中低阶矩的线性组合。封闭成功地再现了线性回旋共振的电磁波传播平行于环境磁场。在有限温度各向异性的存在下，该模型给出了近似正确的预测通过回旋共振不稳定。一个非线性模拟表明，波的增长与线性理论一致，其次是初始各向异性的减少，最后，饱和的不稳定性。各向同性可以用准线性理论来理解，该理论是在流体模型的框架内发展的，但与其完全动力学的对应物非常相似。结果表明，线性和非线性无碰撞等离子体响应近似地包含在流体模型中。
2021-03-16 physics.plasm-ph
A Computational Fluid Model for Investigation of Plasma Waves and Instabilities
本文建立了一个计算流体模型来研究波浪和不稳定性。一种新的技术，涉及初始扰动的配置空间已被实施，以激发等离子体波，即扰动的行为类似于一个随机的速度分布的粒子在细胞（PIC）的代码。这形成了一个新的强有力的工具，在热和冷等离子体中产生的许多波的调查，因此将允许调查的问题，要求的规模和分辨率还不可能由PIC代码。该模型预测了朗缪尔波、双流不稳定性、非线性波-波相互作用和德拜屏蔽效应。理论和模拟之间的协议，分析结果是非常好的。
2005-03-05 physics.plasm-ph
Coupled heat pulse propagation in two fluid plasmas
由于电子和离子之间的大质量差，电子-离子等离子体中的热扩散表现出比在典型气体混合物中发现的简单热扩散更复杂的行为。特别地，热量在两个不同但耦合的通道中扩散。传统的单流体模型忽略了由此产生的复杂性，并且常常不能准确地解释热脉冲实验的结果。然而，通过认识到的电子温度演变的离子扩散率的敏感性，不仅可以正确地解释以前的实验，但信息的同时测量可以由离子和电子热通道。
2020-12-01 physics.plasm-ph
Fluid nonlinear frequency shift of nonlinear ion acoustic waves in multi-ion species plasmas in small wave number region
采用Vlasov模拟方法研究了多离子种等离子体中离子声波（IAW）谐波产生的非线性频移（NFS），特别是流体频移的特性。给出了由谐波产生和粒子俘获引起的非线性频移的图像，定性地解释了非线性频移的机理。给出了多离子物种等离子体中谐波产生的流体NFS的理论模型，Vlasov模拟结果与多离子物种等离子体的理论结果一致。当波数$kλ_{De}$较小时，如$kλ_{De}=0.1$，流体NFS在总NFS中占主导地位，当波振幅为$|eϕ/T_e|\sim0.1$时，流体NFS将达到接近$15\%$，这表明在小$kλ_{De}$的情况下，流体NFS在受激布里渊散射的饱和中占主导地位，特别是当非线性IAW振幅较大时。
2016-08-12 physics.plasm-ph
Moment fluid equations for ions in weakly-ionized plasma
提出了一种新的弱电离等离子体中离子的一维流体模型。该模型在两个方面不同于现有的模型。首先，提出了流体方程中碰撞项的更精确近似。为此目的，使用的离子群实验的Monte-Carlo动力学模型得到的结果被认为是。其次，考虑了离子能量方程。使用离子速度分布函数的一个简单模型的流体方程被关闭。流体模型的准确性进行了检查，通过与粒子在细胞/蒙特卡罗模拟的结果进行比较。特别是，几个测试问题被认为是使用电容耦合射频放电的平行板模型。结果表明，使用所提出的流体模型得到的结果是在很宽的范围内的放电条件下从模拟得到的那些很好的一致性。本文还讨论了离子速度分布函数的近似形式。
2016-12-01 physics.plasm-ph
Fluid Modes of a Spherically Confined Yukawa Plasma
通过求解线性化的冷流体方程，研究了三维汤川等离子体在各向同性简谐约束下的简正模。本征模被发现解析和表达的超几何函数。发现模式频率仅依赖于无量纲等离子体参数$ξ=κR$，其中$R$为等离子体半径，$κ$为屏蔽长度的倒数.本征频率随$ξ$单调增加，并在极限$ξ\to\infty$处饱和。与库仑极限下的结果进行了比较。H. E. Dubin，Phys. Rev. Lett. \textbf{66}，2076（1991）]中，我们发现了一类新的模式，其特征在于数量$n$，它决定了径向节点的数量在扰动势。这些模式起源于库仑系统的简并体模。极限情况下的本征频率的解析公式推导。
2010-07-08 physics.plasm-ph
Deriving improved plasma fluid equations from collisional kinetic theory
针对E区电离层高度碰撞等离子体，本文提出新的解析近似，将离子和电子动理学方程更精确地约化为5矩流体方程，得到改进的流体模型，适用于实际数据分析与更精确的等离子体模拟。
2024-07-18 physics.plasm-ph
Three-wave interactions in magnetized warm-fluid plasmas: general theory with evaluable coupling coefficient
共振三波耦合是非线性介质中波相互作用的一种重要机制。当介质是磁化的热流体等离子体时，通过使用多尺度微扰展开求解流体-麦克斯韦方程组到二阶，导出了先前未知的耦合系数公式。该公式不仅具有一般性，而且具有可评价性，从而可以确定任意三个以任意角度传播的共振相互作用波的耦合系数的数值。作为一个例子，耦合系数控制激光散射的评估。在与磁化惯性约束聚变实验相关的条件下，激光从磁化等离子体波中散射，并且生长速率在倾斜角度处被修改。作为另一示例，评估两个阿尔文波之间经由声波的耦合系数。在与日冕相关的条件下，平行阿尔文波的衰减只是稍微倾向于精确的后向几何。
2019-03-07 physics.plasm-ph
Unified fluid-model theory of $\mathbf{E}\times\mathbf{B}$ instabilities in low-ionized collisional plasmas with arbitrarily magnetized multi-species ions
本文发展了一个统一的线性理论的局部交叉场等离子体不稳定性，如Farley-Buneman，电子热，离子热不稳定性，在碰撞等离子体与完全或部分非磁化的多物种离子。低电离、高耗散、弱磁化等离子体中的碰撞等离子体不稳定性在低地球电离层中起着重要作用，并且可能在其他行星电离层、恒星大气、彗星尾、分子云、吸积盘等中具有重要意义。碰撞等离子体不稳定性的宏观效应可能导致显著的加热，最初从光谱观测和相关建模中提出的效果。基于一个简化的五阶矩多流体模型，理论分析得到了热-Farley-Buneman组合不稳定性（TFBI）的一般线性色散关系。重要的极限情况进行了详细分析。分析表明，该模型的可接受的适用性的过程中的研究。与更精确的动力学模拟相比，流体模型模拟通常需要更少的计算机资源，因此，这种碰撞等离子体不稳定性线性理论方法的明显成功，使得使用最初为太阳和行星大气的大尺度建模而开发的全球流体代码来研究TFBI（及其可能的宏观效应）成为可能。
2023-01-30 physics.plasm-ph
Exchange fluid model derived from first principles quantum kinetic theory for plasmas
从具有交换效应的理想等离子体的第一性原理量子动力学理论出发，取相应的交换-Vlasov方程的矩，导出了量子流体动力学方程。被认为是电子离子等离子体的情况下，离子是完全经典的。离子声波的线性色散关系发现从宏观方程和交换量子动力学理论相比，产生一个定性的协议，除了一个数字因子的顺序在交换贡献，假设麦克斯韦背景作为第一步，为分析简单。的治疗的有效性条件进行了讨论和交换效应被证明是必要的校正，在理想和长波长近似。
2021-04-21 physics.plasm-ph
Signatures of fluid and kinetic properties in the energy distributions of multicharged Ta ions from nanosecond laser-heated plasma
对纳秒激光加热等离子体中产生的Ta离子的能量分布进行了理论和实验研究，其能量密度为4 $\times$ ~ 10 $^{15}$ W/cm $^{2}$.它们是用静电光谱仪和电荷收集器在远离目标的地方测量的。阴影术和干涉法被用来表征等离子体的电子密度范围从10 $^{18}$到10 $^{20}$ cm $^{-3}$的等离子体膨胀的第一个纳秒的等离子体动力学。实验数据清楚地表明，两个组件的能量分布取决于离子的电荷状态。这些组件进行了讨论，在光的流体和动力学描述的膨胀等离子体。特别是，与3D流体动力学（Troll）和1D 3V粒子在细胞（XooPIC）代码进行的计算的定量比较表明，在等离子体-真空界面处产生的双层在高能量下最高电荷态离子的加速中起着至关重要的作用。
2018-11-22 physics.plasm-ph
Gyromap for a two-dimensional Hamiltonian fluid model derived from Braginskii's closure for magnetized plasmas
我们考虑了一个二维流体模型描述的等离子体通过一个恒定的，但不均匀的磁场$\mathbf{B} = B(x,y) \mathbf{\hat{z}}$。密度和涡度的动力学演化考虑了交换不稳定性和磁场不均匀性。首先，为了描述有限拉莫尔半径效应，我们应用gyromap从冷离子模型建立了一个具有离子温度的哈密顿模型。第二，我们表明，gyromap是合理的，使用Braginskii的封闭的应力张量，以及一个恰当的顺序上的波动量。
2011-03-15 physics.plasm-ph
Adaptive Kinetic-Fluid Models for Expanding Plasmas
描述了不同条件下瞬态等离子体射流的气体动力学和等离子体效应。我们的统一流动求解器（UFS）的混合连续稀薄流，瞬态气体膨胀动力学和碰撞等离子体膨胀的模拟进行评估。我们确定了进一步的进展，所需的混合流体动力学模拟激光烧蚀和EEE诱导等离子体射流。
2018-01-15 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Investigating Solid-Fluid Phase Coexistence in DC Plasma Bilayer Crystals: The Role of Particle Pairing and Mode Coupling
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究院）；University of Saskatchewan（萨斯喀彻温大学）；Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
研究通过双层尘埃等离子体晶体中的粒子配对与模式耦合，揭示固-液相共存现象及结构不稳定性的驱动机制。
2026-02-17 physics.plasm-ph
On Ohm's law in reduced plasma fluid models
漂移减少的MHD模型被广泛用于研究磁化等离子体现象，特别是磁约束聚变应用，以及太阳和天体物理研究。这封信讨论了选择欧姆定律在这些模型中，所产生的色散关系的动态平行的磁场，和数值模拟的影响。我们发现，如果电子压力是包括在欧姆定律，那么电磁和有限电子质量效应也必须包括在内，以获得物理色散关系。一个简单的修改等离子体涡度也发现，提高低密度区域的处理，特别是相关的磁化等离子体的边界区域的模拟。
2021-05-11 physics.plasm-ph
Finite-Difference Multiple Fluid Solution for Source-Driven Rotation in Highly Magnetized Linear Plasma Device
本文分析了由多种流体组成的磁化等离子体圆柱的旋转轮廓，扩展了已有的结果。解析稳态解被用作基准的时间依赖的多流体有限差分代码，MITNS：多离子输运数值求解器。磁场的演变，考虑到分析和数值。它的细节被证明是重要的，当粒子被允许出域。MITNS再现了小参数$δ\lll1$的渐近展开结果。对于$\sqrt{m_e/m_i} \sim δ\ll 1$，一个略有不同的制度，占主导地位的粘度诱导的离子运输，发现数值和分析。此验证支持将来将此代码用于更复杂的时间相关计算。
2021-09-08 physics.plasm-ph
Kineclinic magnetogenesis in relativistic collisionless plasmas
该研究提出相对论性非碰撞等离子体中动能学效应的机制，通过粒子-网格模拟验证了其在磁场和涡量生成中的作用。
2026-01-09 physics.plasm-ph
An Exact Turbulence Law For the Fluid Description of Fusion Edge Plasmas
本文在Braginskii流体模型框架下，利用Yaglom-Monin方法推导出适用于聚变边缘刮削层的三阶Yaglom-Braginskii湍流定律，并通过二维直接数值模拟验证其能精确测量密度涨落级联率。
2025-05-05 physics.plasm-ph
Simulating the nonlinear interaction of relativistic electrons and tokamak plasma instabilities: Implementation and validation of a fluid model
为了模拟托卡马克聚变等离子体中的破裂，提出了一个描述相对论逃逸电子演化及其与背景等离子体相互作用的流体模型。该模型的总体目标是自洽地描述失控电子（RE）和等离子体不稳定性在破坏过程中的非线性耦合演化。在这个模型中，逃逸电子被认为是一个单独的流体物种，其中初始种子是通过Dreicer源产生的，最终通过雪崩机制生长（可以很容易地添加其他相关的源机制）。逃逸电子的平流被认为主要是沿着场线，但也考虑到ExB漂移。该模型是在非线性磁流体动力学（MHD）代码JOREK的基础上Bezier有限元，电流耦合到热等离子体。基准的代码与一维逃逸电子代码GO是使用人工热淬火圆形等离子体。作为第一个演示，该代码适用于在ITER等离子体的轴对称冷垂直位移事件的问题，揭示显着不同的动态计算的情况下，没有失控的电子之间。虽然它是不可行的，以实现完全现实的逃逸电子速度接近光速的缓慢演变的等离子体不稳定性的完整模拟，代码被证明是适合于研究各种MHD的MHD-RE相互作用的MHD活性和中断相关的等离子体。
2019-06-28 physics.plasm-ph
Study of transport process and discharge structure of inductively coupled electronegative plasmas via fluid model and analytic theory collaboration
采用流体模拟和解析理论相结合的方法，研究了电感耦合等离子体的放电结构。在低压下，放电是分层的双电层，这是模拟为偶极矩。当复合损失可以忽略不计并且电子和负离子都处于波尔兹曼平衡时，放电核心中形成抛物线分布。在增加压力时，主要特征，即，抛物线，椭圆和平顶轮廓，是经验，预测的模拟和分析。在所有考虑的压力下都伴随着自凝。它更像是一个化学过程，为等离子体的压缩提供了新的手段。在其影响下，电子密度偏离玻尔兹曼平衡。为了满足体相等离子体中性的要求，提出了双极自凝机制。在高压下，自凝-线圈方案导致等离子体中的质点行为。次要阳离子在某些条件下重新自凝聚，并假设与天体形成相关。
2021-11-03 physics.plasm-ph
Local thermodynamics of a magnetized, anisotropic plasma
从第一性原理出发，导出了弱耦合磁化各向异性等离子体中流体元的内能表达式。其结果是熵、粒子密度和磁场的函数，因此起到热力学势的作用：它原则上决定了流体元素的所有热力学性质。特别是它提供了磁化等离子体的状态方程。推导过程中使用了常见的流体方程、动力学理论的一些要素、法拉第定律的MHD版本以及某些常见的稳定性和规律性条件。
2013-01-21 physics.plasm-ph
A novel computation of the linear plasma response to a resonant error field in single-fluid rotating visco-resistive MHD
本文重新审视单流体旋转粘阻MHD中对共振误差场的线性等离子体响应，评估径向傅里叶变换方法有效性、推导新Δ'全局公式及锁定模EF振幅阈值，发现单/双流体MHD选择在此问题中不关键。
2025-02-14 physics.plasm-ph
Fluid simulations of plasma turbulence at ion scales: comparison with Vlasov-Maxwell simulations
比较的混合Vlasov-Maxwell（HVM）模拟的湍流在无碰撞等离子体和流体减少。这些模型包括霍尔磁流体力学（HMHD）和朗道流体（LF）或FLR-Landau流体（FLR-LF）模型，这些模型保留了压力各向异性和低频动力学效应，如朗道阻尼，对于最后一个模型，有限拉莫尔半径（FLR）校正。这个问题被认为是在两个空间维度，当初始条件涉及中等振幅扰动的均匀平衡等离子体受到平面外磁场。LF原来提供了一个准确的描述的速度场的离子拉莫尔半径尺度，甚至更小的尺度的磁场。然而，可压缩性似乎显着更大的亚离子尺度的流体模型比在HVM模拟。高频动力学效应，如回旋共振，没有保留的流体描述，可能是这种差异的起源。一个显着的温度各向异性的产生，与朝向垂直分量的偏置，更强烈的波动，而分散，并位于一个广泛的附近的电流片。非回旋压力张量分量的测量和它们的波动被证明达到总压力波动的一个显着的分数，与电流片密切相关的激烈的区域。
2018-04-04 physics.plasm-ph
Numerical Study of Two-fluid Flowing Equilibria of Helicity-driven Spherical Torus Plasmas
采用有限差分法和边界元法相结合的方法，数值求解了螺旋驱动球环（HD-ST）的两相流平衡位形。结果表明，中心导体附近的电子流体与外环向场有关，而离子流体与外环向场无关。磁性配置从高- $q$ HD-ST（$q$ >1），具有顺磁环向场和低- $β$（体积平均$β$值，（$<β>\approx$ 2%）通过螺旋驱动的球马克和RFP到超低- $q$ HD-ST（0<q<1）与对角磁环向场和高- $β$（$β \approx 18\%），因为内边缘区域的外部环向场减小并反转符号。当双流体中离子偏磁漂移占主导地位时，双流体效应在这种平衡转变中更为显著。
2004-10-16 physics.plasm-ph
Self-duality of the asymptotic relaxation states of fluids and plasmas
二维流体和等离子体的渐近弛豫状态具有高度的规律性，并服从sinh-Poisson方程。我们发现，嵌入经典的流体描述到一个场论的框架，同样的方程出现作为一种表现形式的自对偶性。
2002-08-08 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Vortex merging in strongly coupled dusty plasmas using a visco-elastic fluid model
该研究通过数值模拟探究强耦合尘埃等离子体中涡旋合并规律，发现粘弹性介质中剪切波可促进大间距涡旋合并，耦合强度等因素会影响合并速率与涡旋衰减，且合并过程满足类坡印廷守恒定理。
2024-01-31 physics.plasm-ph
The radiative self-force and charged fluids
我们建立了一个新的热等离子体的流体模型，该模型包含了等离子体中每个电子的辐射自作用力，我们的方法是对已有的无辐射反应的流体模型生成方法的自然推广。本文分析了磁化等离子体的平衡，指出热运动仅限于磁场线。本文导出了磁化等离子体中电波的色散关系，它与我们最近建立的由Lorentz-Abraham-Dirac方程导出的相对论动力学理论一致。
2013-03-29 physics.plasm-ph
Nanosecond-resolved 266 nm Mach-Zehnder interferometry for electron-density measurements of dense plasmas generated in supercritical fluids
POSTECH（浦项工科大学）；Samsung Electronics（三星电子）
开发了纳秒分辨266 nm紫外干涉仪，测量100 bar超临界氦中激光等离子体的电子密度，通过傅里叶变换重建相位图，得到最大局域电子密度约2.5×10^18 cm^{-3}，并评估了测量保真度。
2026-06-25 physics.plasm-ph
A study on the turbulent transport of an advective nature in the fluid plasma
本文用数值方法研究了近绝热状态下等离子体能量静电湍流通量的平流性质。这种状态由Hasegawa-Mima方程表示，该方程由噪声驱动，该噪声可以对由于等离子体密度和电势的相位失配而导致的不稳定进行建模。假设噪声是高斯的，并且在沿着方向$\hat s$的反射下不是不变的。结果表明，这种噪声所产生的磁通密度是各向异性的：虽然沿$\hat s$方向是随机的，但沿垂直方向${\hat s}_\perp$不是随机的，并且磁通不是扩散的。重整化响应可以近似为平流，其中速度与傅立叶空间$\vec k$中的$(kρ_s)^2$成比例。
2014-01-24 physics.plasm-ph
An Implicit, Moment-Conserving Low-Rank Tensor Method for the Hybrid Kinetic-Ion Fluid-Electron Plasma Model
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of Delaware（特拉华大学）
本文提出一种用于混合动理学离子-流体电子等离子体模型的隐式、矩守恒低秩张量方法，利用张量列车分解避免维度灾难，并通过改进的守恒截断保证质量、动量和能量守恒，经静电和电磁测试验证。
2026-10-07 physics.plasm-ph
A linear dispersion relation for the hybrid kinetic-ion/fluid-electron model of plasma physics
发展了一种适用于等离子体物理的混合模型的色散关系，它结合了完全动力学离子和无质量电子流体的描述。虽然这个模型和它的变化已经被用来描述等离子体现象约40年，到目前为止，不存在一般的色散关系来描述模型中包含的线性波物理。以前的努力沿着这些线在这里扩展到保留任意波的传播角度，温度各向异性的影响，以及在广义欧姆定律，它确定的电场的附加条款。色散关系的数值求解器的开发，和线性波物理基准对一个完整的弗拉索夫-麦克斯韦色散关系求解器的解决方案。这项工作打开了大门，更准确地解释现有的和未来的波浪和湍流模拟使用这种类型的混合模型。
2016-05-23 physics.plasm-ph
Fluid Simulation for a Finite Size Plasma
本文通过一维流体模拟研究有限尺寸等离子体液滴的动力学行为，发现电荷密度轻微不平衡会在不均匀边缘引发振幅增大、剖面变陡的振荡并导致膨胀，同时分析了扩散耗散效应和外加振荡电场对结构演化的影响。
2024-04-10 physics.plasm-ph
Novel approach to general curvilinear coordinates for plasma fluid applications
General Atomics（通用原子能）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
针对一般几何中虚拟力导致的几何源项难题，提出一种重新表述的等离子体流体方程新方法，通过隐藏几何源项并保持离散守恒性质，在电阻磁流体系统中经液态金属流和Orszag-Tang涡验证正确性。
2026-09-09 physics.plasm-ph
Self-Sustained Non-Equilibrium Co-existence of Fluid and Solid States in a Strongly Coupled Complex Plasma System
复杂等离子体系统是研究非活性凝聚态物质固-液相变动力学的典型模型。同时，在某些条件下，复杂的等离子体系统也可以显示活性介质的特性，其中微米尺寸的颗粒将周围环境的能量转换为运动性，从而变得活跃。我们提出了一个详细的分析实验复杂的等离子体系统，显示的证据之间的冷结晶和热流体状态的结构，由于等离子体能量转换成运动能量的微粒在系统的中心区域的非平衡稳定共存。尘埃粒子之间的等离子体介导的非互易相互作用是中心子系统巨大加热的潜在机制，它作为一种微尺度能源，使中心子系统保持在熔融状态。基于分子动力学和粒子模拟相结合的方法对该系统进行了多尺度模拟，结果表明，在静电阱作用下，系统的强结构非均匀性使不稳定性的发展成为局部过程.我们提出了在直流辉光放电等离子体中进行的复杂等离子体系统的实验测试和详细的理论分析。
2022-08-13 physics.plasm-ph
