Development of grid-based and PINN solvers for electron kinetics in collisional non-thermal plasmas
本文开发并比较了基于网格的传统有限体积法与PINN求解器在碰撞非热等离子体电子动力学中的应用，并探讨了利用机器学习与自适应闭合关系构建约化动力学模型的潜力。
2025-02-10 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Fully kinetic simulations of strong steady-state collisional planar plasma shocks
我们报告的第一个稳态模拟强等离子体冲击与完全动力学离子和电子，独立证实了两个完全动力学代码（欧拉连续和拉格朗日粒子在细胞）。虽然动力学电子不从根本上改变冲击波的结构相比，流体电子，我们发现一个可观的重新安排的预热层，与非局部电子热传输效应。电子热通量曲线定性同意之间的动力学和流体电子模型，表明一定程度的“刚度”，虽然大量的非局部性观察到的动力学热通量。我们也发现很好的协议与非局部电子热流封闭在文献中提出的。最后，在对比的经典流体动力学图片，我们发现一个显着的崩溃在“前体”电场冲击在预热层边缘，这与电子温度梯度弛豫。
2021-06-30 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Gas-Kinetic Scheme for Partially Ionized Plasma in Hydrodynamic Regime
本文构建中性气体、电子和质子的耦合动理学模型并提出相应 GKS，通过一维 Riemann 与 Orszag-Tang 涡问题验证其可捕捉部分电离等离子体从 MHD 到 Euler 波结构的过渡。
2023-07-13 physics.comp-ph physics.plasm-ph
One-to-one direct modeling of experiments and astrophysical scenarios: pushing the envelope on kinetic plasma simulations
有许多天体物理和实验室的情况下，动力学效应发挥了重要作用。这些范围从天体物理冲击和等离子体壳碰撞，高强度激光等离子体相互作用，应用于快速点火和粒子加速。要进一步了解这些情景，需要进行详细的数值模拟，但完全相对论性的动力学代码计算量很大，对这些情景进行一对一的直接模拟并与实验结果进行直接比较的目标仍然难以实现。在本文中，我们讨论了在进行动力学等离子体模拟实验和天体物理方案所涉及的问题，重点是需要实现一对一的直接建模，以及所涉及的计算要求。我们专注于代码效率和新算法，特别是并行可扩展性问题，即动态负载平衡，高阶插值和提升帧模拟，以优化模拟性能。我们还讨论了这些数值实验所需的新的可视化和数据挖掘工具，并介绍了最近的模拟工作，说明这些技术。
2008-10-14 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Detection and Prediction of Equilibrium States in Kinetic Plasma Simulations via Mode Tracking using Reduced-Order Dynamic Mode Decomposition
提出了一种基于动态模式分解（DMD）的降阶模型（ROM），用于等离子体动力学行为的跟踪、检测和预测。将DMD应用于基于电磁粒子单元（EMPIC）算法的高保真动力学等离子体模型，提取模型的基本动力学和关键特征。特别是，DMD的能力，重建的空间图案的自电场从高保真度的数据和DMD外推的带电粒子动力学上的自场的影响进行了研究。提出了一种基于DMD特征值在复平面上的轨迹识别瞬态到平衡态转变的滑动窗口DMD方法。在线检测平衡态结合DMD的时间外推能力，有可能有效地加快模拟。涉及电子束和等离子体球的案例研究，以评估所提出的方法的优势和局限性。
2021-08-20 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Encoding of linear kinetic plasma problems in quantum circuits via data compression
本文提出一种在量子电路中压缩编码线性动理学等离子体问题（如静电波）的方法，利用量子信号处理算法求解线性方程，并分析电路规模与精度的影响。
2024-03-18 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Kinetic model of three component, weakly ionized, collisional plasma with a beam of neutral particles
建立了三组分弱电离等离子体与中性粒子束碰撞的动力学模型。导出了线性扰动的新色散关系，并分析了各种极限情况。
1999-10-12 physics.plasm-ph
Initializing anisotropic and unstable electron velocity distributions needed for investigating plasma kinetic instabilities
在实验室中受控研究等离子体动力学不稳定性，需要具有各向异性电子速度分布函数的等离子体。我们证明，这样的等离子体可以产生使用超短激光脉冲通过光场电离（OFI）。我们实验表明，这种控制使用汤姆逊散射作为诊断探测特征电子速度分布，使用线性和圆偏振激光脉冲，以消除氦。此外，由圆偏振光脉冲产生的He等离子体在电离300 fs内表现出电子流不稳定性的开始，证明了OFI产生的等离子体用于研究等离子体物理的动力学理论制度的适用性。
2019-04-22 physics.plasm-ph
Kinetic analysis of spin current contribution to spectrum of electromagnetic waves in spin-1/2 plasma, Part I: Dielectric permeability tensor for magnetized plasmas
在六维相空间中，利用自旋1/2量子动力学模型导出了自旋极化等离子体的介电磁导率张量。分布函数和自旋分布函数的表达式推导出在线性近似的路径上的介电磁导率张量推导。由自旋极化简并电子气导出了介电磁导率张量。本文还讨论了在有限温度区的平衡分布函数，即自旋极化的费米-狄拉克分布。考虑自旋极化的平衡态打开的热自旋电流在等离子体动力学的贡献的动力学建模的可能性。
2016-10-30 physics.plasm-ph
Nonlinear frequency shift of electrostatic waves in general collisionless plasma: unifying theory of fluid and kinetic nonlinearities
导出了一般无碰撞等离子体中强朗缪尔波的非线性频移的透明渐近形式。该公式同时描述了流体和动力学效应。流体的非线性表示，第一次，通过等离子体介电函数，和动力学非线性帐户的光滑分布和捕获粒子束。各种已知的极限标度作为特殊情况再现。计算避免了微分方程，并可直接推广到其他非线性等离子体波。
2015-07-27 physics.plasm-ph
Kinetic instability of ion acoustic mode in permeating plasmas
在具有相对于静态离子的电子漂移（电流）的等离子体中，如果定向电子速度超过离子声速，则离子声波受到动力学不稳定性的影响。在一个准中性电子-离子等离子体通过另一个静态准中性（靶）等离子体传播的情况下，不稳定性阈值变得不同。传播等离子体的阈值速度可以远低于静态等离子体的离子声速。这种无电流的不稳定性在空间和天体物理等离子体中可能经常出现。
2009-06-19 physics.plasm-ph
Expansion of a radial plasma blast shell into an ambient plasma
采用粒子模拟方法对径向爆炸弹在等离子体中的膨胀过程进行了模拟。未磁化的等离子体由电子和质子组成。静电冲击的形成和演变进行了观察，这是由离子声孤立波的冲击后等离子体中的爆炸壳离子的束上生长的尾随。尽管最初的径向对称流出，孤立波成为扭曲和纠缠，因此，他们打破了径向对称的流动。波及其与冲击环境离子的相互作用减慢了爆炸壳质子的速度，并使冲击后等离子体更接近平衡。
2017-08-26 physics.plasm-ph
The Fluid-Kinetic Particle-in-Cell Solver for Plasma Simulations
本文提出了一种新的等离子体数值模拟方法，即同时求解多流体方程和麦克斯韦方程。通过计算粒子在自洽电磁场中的运动来计算多流体动量方程中的应力张量，从而在求解多流体方程时保留了动力学效应。麦克斯韦方程和多流体方程在时间上隐式地离散化，使得能够在流体模拟的典型时间尺度上进行动力学模拟。流体动力学的粒子在细胞求解器已实施的三维电磁代码，并测试对离子回旋共振和磁重联的问题。新方法是一个有前途的方法耦合流体和动力学方法在一个统一的框架。
2013-06-05 physics.comp-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Non-Markovian quantum kinetic simulations of uniform dense plasmas: mitigating the aliasing problem
Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔大学理论与天体物理研究所）
本文提出用非马尔可夫量子动力学方程模拟非平衡稠密等离子体，通过抑制混叠效应解决传统方程无法准确描述相关效应的问题。
2025-01-21 physics.plasm-ph
Unsupervised Discovery of Inertial-Fusion Plasma Physics using Differentiable Kinetic Simulations and a Maximum Entropy Loss Function
Ergodic LLC（Ergodic有限责任公司）；University of Michigan（密歇根大学）
等离子体支持集体模式和粒子波相互作用，导致惯性聚变能量应用中的复杂行为。虽然等离子体有时可以被建模为带电流体，动力学描述是有用的对非线性效应的研究在更高维的动量位置相空间，描述了等离子体动力学的全部复杂性。我们创建了一个可微求解器的等离子体动力学三维偏微分方程，并引入了特定领域的目标函数。使用这个框架，我们执行基于梯度的优化神经网络，提供强制函数参数的微分求解器给定一组初始条件。我们将其应用于惯性融合相关的配置，并发现优化过程利用了一种新的物理效应，以前一直未被发现。
2022-07-27 cs.LG physics.comp-ph physics.plasm-ph
Non-modal kinetic theory of the hydrodynamic drift instabilities of plasma shear flows
将等离子体剪切流的动力学漂移不稳定性的非模态动力学理论[Phys.Plasmas，18，062103（2011）]扩展到等离子体剪切流中的流体动力学离子温度梯度和电阻漂移不稳定性的长时间演化的研究。我们发现，这些流体动力学不稳定性通过在剪切流中的时间演化的动力学阶段的演变。在线性理论中，这种演变涉及到时间依赖性，由于流动剪切，有限拉莫尔半径的影响，这导致了非模态效应的频率和增长率随时间的推移而下降的不稳定性。
2012-08-30 physics.plasm-ph
Neutral Vlasov kinetic theory of magnetized plasmas
在Maxwell-Vlasov系统中考虑了麦克斯韦方程组的低频极限。这个限制产生了一个中性的弗拉索夫系统，捕捉等离子体动力学的基本特征，而忽略辐射效应。利用Euler-Poincaré约化理论证明了中性Vlasov动力学理论在拉格朗日坐标系和欧拉坐标系下都具有变分形式。通过构造，该模型恢复了等离子体模拟中采用的所有无碰撞中性模型。然后，在线性区域中比较了中性Vlasov系统和混合动力学-流体模型。
2014-11-25 physics.plasm-ph
Global limits on kinetic Alfvénon speed in quasineutral plasmas
研究了均匀磁场中准中性电子-离子和电子-正电子-离子等离子体中的大振幅动力学Alfvénon（精确Alfvén孤子）匹配条件.利用标准赝势方法，精确求解磁流体力学（MHD）方程组，导出了运动孤立波传播的全局允许匹配条件。值得注意的是，取决于等离子体参数，动力学孤子可以是亚阿尔夫文尼克或超阿尔夫文尼克，一般。进一步揭示了孤子速度的上限和下限与分数等离子体参数无关。此外，孤子的传播角相对于均匀磁场的传播角被发现在控制孤子匹配速度范围中起着根本性的作用。
2011-03-28 physics.plasm-ph
Kinetic theory of electromagnetic ion waves in relativistic plasmas
本文导出了相对论冷等离子体中电磁离子波的动力学理论。宽带电磁离子波的动力学方程耦合到缓慢的密度响应，通过有质动力驱动的声学方程，如在电磁场振幅的线性项。调制不稳定性的增长率推导出一个任意频谱的波。单色和随机相位的情况下进行了研究。
2006-08-12 physics.plasm-ph
Suppression of phase mixing in drift-kinetic plasma turbulence
在线性等离子体中，自由能通过相混合从大速度空间尺度转移到小速度空间尺度导致朗道阻尼。在湍流漂移动力学等离子体中，这种传输在统计上几乎被从小到大的速度空间尺度的逆传输所抵消，这是由于等离子体回波的随机形式所激发的“反相混合”模式。因此，流体矩（密度、速度、温度）近似与分布函数的较高矩在能量上隔离，因此当等离子体碰撞性小时，相混合作为耗散机制是无效的。
2016-03-22 physics.plasm-ph
Dependence of Kinetic Plasma Turbulence on Plasma beta
我们研究了等离子体\b{eta}（等离子体压力与磁压力的比值）对动力学等离子体湍流演化的影响。我们发现，等离子体\b{eta}系统地影响光谱，测量的折射率，湍流波动的衰减率，并划分在不同的通道的能量交换更具体地说，增加等离子体\b{eta}导致更大的总加热，质子加热优先超过电子。实现磁鞘的温度比的影响进行了讨论。
2018-07-30 astro-ph.GA physics.plasm-ph physics.space-ph
Derivation of Dirac Exchange Interaction Potential from Quantum Plasma Kinetic Theory
本文从量子等离子体动理学理论出发，在半经典长波近似下推导出狄拉克交换相互作用势，并给出其适用范围及对应的宏观流体力学方程，为密度泛函理论中的交换项提供了新的动理学理解。
2024-05-02 physics.plasm-ph
Kinetic Solvers with Adaptive Mesh in Phase Space for Low-Temperature Plasmas
我们描述了实现1d 1v和1d 2 v Vlasov和福克-普朗克动力学求解器与自适应网格细化相空间（AMPS）和耦合这些动力学求解器的泊松方程求解器电场。我们表明，耦合AMPS动力学和静电求解器可以有效地完成，而不分裂相空间传输。我们表明，欧拉流体和动态自适应笛卡尔网格的动力学求解器可以用于模拟无碰撞等离子体膨胀到真空。Vlasov-Fokker-Planck求解器被证明用于分析电子在空间非均匀电场中的加速和散射以及逃逸电子的产生。
2018-09-13 physics.plasm-ph
Relativistic poloidal non-uniformity of the radial electric field in tokamak plasmas
本文提出了一种在托卡马克等离子体磁表面产生径向电场极向不均匀性的相对论机制。这种机制与等离子体中的电子在许多实验模式的托卡马克操作的显着的电流速度。重要的是，电场的产生不需要等离子体中电荷的传统分离。该机制可以解释TORE-SUPRA托卡马克等离子体中C+6碳离子环向旋转速度的极向不均匀性
2023-02-13 physics.plasm-ph
Electric field induced by radial redistribution of the energetic ion pressure in a fusion plasma
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）
研究发现高能离子压力的径向分布可诱导显著电场，有助于改善聚变反应堆核心等离子体约束。
2026-01-21 physics.plasm-ph
Kinetic temperature gradient driven modes in inhomogeneous plasmas
在非均匀等离子体中发现了新的不稳定温度梯度驱动模。这些模式表示瞬态$ω\simeq k_{\Vert }v_{th}^{(e,i)}$声振荡磁化等离子体动力学不稳定，通过朗道相互作用。电子和离子的声音分支是不稳定的拉莫尔半径参数$% k_{\bot}ρ_{e,i}\gg 1,$分别大的值。不稳定性的发生是由于一个特定的等离子体响应，显着偏离玻尔兹曼分布的区域$k_{\bot}ρ_{i,e}\gg 1$。Pac：52.35 Kt，52.35 Qz
2001-11-21 physics.plasm-ph
The Ehrenfest's Paradox and Radial Electric Field in Quasi-Neutral Tokamak Plasma
本文给出了经典准中性托卡马克等离子体中所谓的Escherfest的Partial效应与径向电场之间的关系。作者对托卡马克相对论性质的基本看法已在文献[1]中描述过。给出了解决Escherfest干扰的实验方法。
2011-02-21 physics.plasm-ph
Comment on ``Rotation Velocities and Radial Electric Field in the Plasma Edge''
本文对W. M. Stacey [Contrib.Plasma Phys.46，（2006）]对静电势的处理不一致。比较与径向静电场相关的电势的表达式和与极向静电场相关的电势的表达式，揭示了不一致性。场论的观点意味着，在基于中性导电流体物理学的模型中，静电场必须消失。
2011-01-08 physics.plasm-ph
Impact of plasma potential and plasma sheath composition on the InN PAMOCVD growth kinetics and structural properties
该研究探讨PA-MOCVD生长参数对等离子体电势的影响，分析电势变化及外加直流偏置扰动对InN薄膜生长过程与结构特性的作用，为InN薄膜的可控制备提供参考。
2023-08-22 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Parallel acceleration due to the radial electric field in a magnetized plasma with low-frequency turbulence
利用Fokker-Planck相空间随机输运方程，揭示了湍流磁化等离子体平行加速的一种新的物理机制。研究发现，由于径向电场和磁矩守恒，带电粒子的随机行走与粒子平行速度的随机变化有关。这种相关性导致等离子体与有限的平行流体流的平行加速。
2014-06-30 physics.plasm-ph
The temporal evolution of the kinetic drift-Alfven instability of plasma shear flow
等离子体剪切流动力学漂移-阿尔芬不稳定性的线性非模态动力学理论揭示了时间非模态增长随时间增长的速率。剪切模在离子上的湍流散射加速了这种增长。由于剪切流中漂移波和Alfven波的频率随时间的变化，当漂移波和Alfven波的耦合破坏时，不稳定性停止增长。
2013-04-21 physics.plasm-ph
Atomic energy levels population kinetics in dense plasmas - plasma ions electric microfield mixing dynamics effect (I): the general theory
本文引入了考虑等离子体离子微电场混合动力学效应的原子能级分数动力学方程组。我们提出的方程组是从全量子多原子态密度矩阵主方程推导出来的。这个原子动力学方程系统的分析推导是基于引入一个新的层次链方程，涉及一组新的统计原子变量。通过引入关系定义截断方程的层次链，得到最终的原子动力学方程组。我们表明，最终的方程组包含一个新的等离子体离子的微电场依赖于原子速率有关的过程中的混合动力学的原子能态。本文给出了该速率的解析表达式。本文讨论了X射线自由电子激光（XFEL）与固体密度物质相互作用产生的致密等离子体辐射的重要性。
2017-02-15 physics.plasm-ph
Emergence of Kinetic Behavior in Streaming Ultracold Neutral Plasmas
我们通过调整产生等离子体的光致电离激光束来产生流动的超冷中性等离子体。通过改变电子温度，我们控制的相对速度的流动人口，并结合等离子体密度的变化，这控制离子碰撞流的碰撞性。激光诱导荧光被用来映射空间分辨的密度和速度分布函数的离子。我们将局部热平衡的缺乏和相互渗透、逆流离子的不同群体确定为动力学行为的特征。实验数据进行了比较，从一个一维，两种流体的数值模拟的结果。
2015-01-24 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
ALLIANCE: Spectral solver for kinetic plasma turbulence
本文介绍ALLIANCE代码，用于求解四维电磁漂移动理学方程，采用Fourier-Laguerre-Hermite光谱形式和伪光谱方法，适用于天体物理等离子体湍流级联研究，并完成了验证与基准测试。
2023-09-09 physics.plasm-ph
On kinetic description of electromagnetic processes in a quantum plasma
在Hartree平均场近似下，得到了考虑粒子电磁相互作用的非相对论量子等离子体的非线性动力学方程。它是一个方便的形式与“量子干涉积分”的弗拉索夫-玻尔兹曼型方程，允许现有的经典弗拉索夫代码相对简单的修改，以纳入量子效应（量子统计和量子干涉重叠粒子波函数），而不改变代码的大部分。现有Vlasov代码的这种修改（升级）可以为量子等离子体中的非线性静电和电磁现象的数值模拟提供直接和有效的途径，特别是动力学效应很重要的过程（例如，调制相互作用和受激散射现象，涉及短波长的等离子体模式或高阶动力学模式，量子等离子体中电荷的动力学屏蔽和相互作用等。此外，涉及这种修改的弗拉索夫码的数值方法将为量子等离子体的理论分析提供有用的基础，因为量子和经典效应可以很容易地分离。
2011-10-14 physics.plasm-ph
Optimal Landau-type closure parameters for two-fluid simulations of plasma turbulence at kinetic scales
Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）
本文研究了在等离子体湍流动能尺度下，使用Landau型闭合参数的两流体模拟方法，证明其能有效重现完全动能模拟结果，为大规模模拟提供替代方案。
2025-09-10 physics.comp-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Self-organization of photoionized plasmas via kinetic instabilities
本文综述了强场光致电离非平衡等离子体通过双流、电流丝化和Weibel等动力学不稳定性实现自组织的过程，提出了生成各向异性非热稠密等离子体的实验平台，并利用飞秒与皮秒级分辨技术测量了静电波及磁场的时间演化。
2023-11-27 physics.plasm-ph
Plasma hydrodynamics from mean force kinetic theory
University of Michigan（密歇根大学）
该研究采用平均力动理论评估双组分等离子体的多项输运系数，通过假设排斥库仑力实现分子动力学模拟，结果在Γ≈20内与模拟吻合良好，比传统理论适用范围大100倍，为稠密等离子体流体动力学提供新方法。
2025-11-12 physics.plasm-ph
Excitation of nonlinear two-dimensional wake waves in radially-nonuniform plasma
结果表明，相对论性带电束团或激光脉冲在均匀等离子体中激发的二维非线性尾波的波前曲率可以通过平衡等离子体密度的径向变化来补偿。
2000-04-20 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Formation of collisionless shocks in magnetized plasma interaction with kinetic-scale obstacles
我们调查的形成碰撞磁化冲击触发磁化等离子体流和微型（等离子体动力学尺度的顺序）磁障碍之间的相互作用诉诸大规模并行，全粒子模拟，包括电子动力学。通过独立地改变偶极磁矩和等离子体磁化强度的大小来确定在这些物体前面产生压缩等离子体区域的临界障碍物尺寸。我们发现，障碍物的有效尺寸取决于偶极和等离子体内部磁场之间的相对取向，我们表明，这可能是至关重要的，以形成一个小尺度结构的冲击。我们研究了不同磁场位形下磁层顶的微观物理，并与全三维模拟结果进行了比较。最后，我们评估的参数范围，这样的微型磁化冲击，可以在实验室实验中探索。
2017-01-19 physics.plasm-ph
Covariant kinetic theory of nonlinear plasma waves interaction
本文发展了一种严格的、最一般的协变动力学方法来研究相对论性Vlasov等离子体中的非线性波相互作用。典型的非线性等离子体反应是由非线性等离子体电导率测量的非线性电流，这些量是在相对论性Vlasov-麦克斯韦方程组的基础上导出的。知道非线性等离子体电导率，使我们能够确定所有的等离子体模式非线性激发等离子体。一般的非线性电导率的协变形式提供了第一个任何值的等离子体温度和整个复杂的频率平面的正确的解析延续。进一步的分析被限制到一个正确的相对论粒子分布是消失的粒子速度大于光速。在非相对论等离子体温度的限制下，协变非线性电导率与标准的非协变非相对论结果有很大的不同，后者仅在无限大光速$c \to \infty$的形式极限下才能达到。
2005-09-28 physics.plasm-ph
The influence of gas-kinetic evolution on plasma reactions
等离子体中存在发生主导反应（如复合或附着）的阈值，其粒子分布将随着反应的进行而演变。玻尔兹曼碰撞项在这种情况下的形式将导致分布从其初始形式漂移，并且如果分布最初是麦克斯韦分布，则会导致例如等离子体中的温度波动。这种行为将影响反馈回路中的相关反应速率，这在简单的化学动力学描述中是缺失的，因为等离子体不能被认为是等温的，如后一种方法中的情况。在这篇文章中，我们提出了一个简单的动力学模型，捕捉这些基本特征，显示如何在瞬时物种水平的累积差异可能会出现在纯化学动力学描述，与过程的产量和效率的影响。
2008-10-09 physics.plasm-ph
Exact kinetic theory for the instability of an electron beam in a hot magnetized plasma
集体束-等离子体相互作用的效率强烈地依赖于系统中激发的主要不稳定性的增长率。然而，在相对论动力学理论的框架内，对于任意磁场和粒子分布的完整不稳定谱的精确计算，直到现在还是未知的。在本文中，我们给出了一个这样的计算的例子回答的问题是否有限的热扩散的等离子体电子能够抑制增长最快的模式在束等离子体系统。结果表明，麦克斯韦等离子体的非相对论温度只能稳定相对论光束的斜不稳定性。相反，通常在实验室束等离子体实验中发现的非麦克斯韦尾部能够大幅降低影响湍流等离子体加热效率的主导纵向模式的增长率。
2013-09-13 physics.plasm-ph
Enabling direct kinetic simulation of dense plasma plume expansion for laser ablation plasma thrusters
激光烧蚀等离子体推力器是一种新兴的空间推进概念，为轻质有效载荷提供了希望。预测这些推进器的寿命和性能取决于烧蚀等离子体羽流的膨胀动力学的综合表征。虽然用于模拟等离子体的最新技术通常是基于粒子的，但基于网格的直接动力学求解器通过消除统计噪声而在这种瞬态和非均匀问题中具有优势。采用一种包含粒子间碰撞的直接动力学求解器，求解了一个在构型和速度空间中各跨一维的羽流膨胀模型问题。羽流膨胀固有的热力学非平衡的高度的特点，证明需要一个动力学，而不是一个混合或流体求解器。推力相关的指标，如动量通量也计算。羽流动力学观察到在空间上是高度不均匀的，在膨胀前的区域中热化的时间不足，并且建立了在域的远端将局部网格分辨率降低两个数量级的理论可能性。这些网格点的要求通过采用各种膨胀比的非均匀网格来验证，其中一些还采用了速度空间中的粗化。探索较长的域长度来表征推力器尺度的现象，并模拟较大的环境压力作为测试平台，以探测由于与背景粒子碰撞而产生的设施效应。
2022-09-21 physics.comp-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Extended hybrid kinetic-magnetohydrodynamic model for ignited burning plasmas
简要回顾了现有的燃烧等离子体中α粒子物理的动力学-磁流体动力学（MHD）混合模型，指出压力耦合方案和电流耦合方案仅在α粒子密度远低于背景离子和电子的特定动力学区域是等价的。本文提出了一个多流体模型，它能较好地描述同时存在高能α粒子和氦灰粒子的燃烧等离子体的动力学状态。在MHD极限下，将动力学-多流体模型进一步简化为扩展的混合动力学-MHD模型。这一简化过程表明，现有的压力耦合方案是更广泛的比电流耦合方案和足够的范围广泛的动力学制度。该分析进一步表明，由于系统中大量α粒子的贡献，模型方程主要是广义欧姆定律发生了显著变化。这些模型可用于研究点火燃烧等离子体和空间等离子体中α粒子的碰撞。
2019-11-05 physics.plasm-ph
On the role of mass growth in dusty plasma kinetics
它示出的尘埃颗粒的离子的吸收可能会降低的有效平移温度的尘埃组分低于环境气体温度。
2000-06-28 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Kinetic investigation of the planar Multipole Resonance Probe in the low-pressure plasma
有源等离子体共振光谱（APRS）是一种成熟的等离子体诊断方法：通过探针或天线将射频信号耦合到等离子体中，激发其振荡，并通过数学模型评估响应。大多数APRS探针是侵入性的，并且通过它们的物理存在来扰动等离子体。平面多极共振探头（pMRP）解决了这个问题：它可以集成到腔室壁中，并最大限度地减少扰动。以前的工作已经在Drude模型的框架中研究了pMRP，但它忽略了无碰撞阻尼等重要效应。在这项工作中，一个无碰撞的动力学模型，以进一步研究的pMRP的行为。该模型由Vlasov方程和Poisson方程在静电近似下耦合而成。通过计算等离子体的复导纳，得到了探针-等离子体系统的光谱响应。该模型涵盖了动力学效应，克服了Drude模型的局限性。
2021-05-31 physics.plasm-ph
Four-dimensional equations for the study of electromagnetic plasma turbulence in a drift kinetic limit
对于直磁引导场中的磁化等离子体，我们导出了一组四维动力学方程，它可以在漂移动力学极限下捕捉电磁湍流。为了做到这一点，我们从陀螺运动方程出发，在垂直速度方向上采用拉盖尔分解，只保留占主导地位的gyroaverage贡献和只有前两个拉盖尔矩的电磁波动源。该模型保存自由能，并可以描述电磁湍流的等离子体之间的过渡流体和gyrokinetic制度（$k_\perp ρ_i\approx 1$范围内的尺度），占主导地位的有限拉莫尔半径（FLR）的影响被认为是。除了位置空间中的三维，我们保留了平行速度依赖性，我们通过厄米表示来描述。采用这个系统，但没有任何其他物理为基础的假设等离子体的物种，可以偏置的结果，将使我们能够调查流体的影响如何过渡到动力学范围，并分析电磁等离子体湍流的空间和速度空间混合之间的相互作用。
2021-09-07 physics.plasm-ph
Observation of Kinetic Plasma Jets
在一定条件下，强烈的动力学等离子体射流被观察到从日冕等离子体环的实验室模拟的顶点出现。分析和数值模型表明，这些射流的粒子轨道不稳定性的螺旋磁场，从而磁力径向喷射，而不是限制离子具有足够大的逆流轴向速度。
2007-02-24 physics.plasm-ph physics.space-ph
Radial Current and Rotation Profile Tailoring in Highly Ionized Linear Plasma Devices
在具有剪切的旋转磁化等离子体柱中，交叉场电流可以由惯性机制和交叉场粘性引起。考虑到这些机制，可以计算圆柱形几何形状中不可约的径向电流消耗作为旋转频率的函数。由此产生的表达式提出了新的可能性定制的电场分布通过控制等离子体的密度和温度分布。
2019-06-19 physics.plasm-ph
Kinetic electrostatic structures in current-carrying pair plasmas
利用赝势方法的有限振幅表达式，研究了载流对等离子体中相空间结构的存在性及其性质。重点是双层，孤立结构和周期波。这些结果可以应用于电子-正电子等离子体以及含有具有相同质量和相反电荷的较重带电粒子的等离子体，例如富勒烯离子和尘埃粒子。它们也可以帮助理解数值模拟，显示在线性稳定的制度相空间空穴的自发形成。
2005-09-22 physics.plasm-ph
Kinetic theory for radiation interacting with sound waves in ultrarelativistic pair plasmas
本文发展了超相对论正负电子等离子体中辐射与声波相互作用的动力学理论。它示出的电磁脉冲的空间谱展宽的效果是引入衰减和调制不稳定性的增长率的减少。这种光谱展宽可能是由于有限的脉冲相干长度，或通过使用随机相位滤波器，并将稳定电磁脉冲的传播。
2006-09-08 physics.plasm-ph
PDRK: A General Kinetic Dispersion Relation Solver for Magnetized Plasma
发展了一种通用、快速、有效的数值计算动力学等离子体色散关系的方法。等离子体色散函数采用$J$ -极展开近似。随后，色散关系转化为一个标准的矩阵特征值问题的等效线性系统。结果对于$J=8$是准确的，除了一些有趣的重阻尼模态的解。与传统的方法，如牛顿迭代法相比，这种方法可以给出系统中的所有解或初始猜测周围的一些解。它也没有收敛问题。该方法从静电一维和三维色散关系，电磁动力学磁化等离子体色散关系的双麦克斯韦分布与平行速度漂移。
2014-10-10 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.plasm-ph
