Burn Propagation in Magnetized High-Yield Inertial Fusion
本研究通过Chimera程序的磁流体动力学模拟，探究预加磁场对惯性约束聚变点火与燃烧传播的影响，识别出三种磁化燃烧传播机制，发现磁场会导致燃烧各向异性并改变内爆动力学，为高增益磁化靶设计优化提供依据。
2024-10-02 physics.plasm-ph
Electron-Acoustic Solitons in Magnetized Collisional Nonthermal Plasmas
采用流体动力学方法研究了由惯性冷电子、无惯性κ分布热电子和静态离子组成的磁化碰撞超热等离子体中斜传播耗散电声孤波的性质.利用约化摄动方法，得到了控制OPdEASWS非线性特性的非线性Schamel方程。Schamel方程的孤立波解被用来研究小，但有限振幅OPdEASW在这样的磁化碰撞超热等离子体的基本特征。基本特征（宽度、振幅、速度等）的OPdEASW的被发现的不同的等离子体配置参数，如超热指数，结晶角，碰撞参数，捕获参数，和外部磁场的修改。静电干扰的性质，其可以在不同的现实空间和实验室等离子体系统中传播（例如，在土星环），简要讨论。
2020-06-02 physics.plasm-ph
Dust-ion-acoustic shock waves in magnetized plasma having super-thermal electrons
本文研究了尘埃离子声激波（DIASHW）在含有无惯性超热电子、惯性暖正离子和负尘埃颗粒的三分量磁化等离子体中的传播。用约化摄动法导出了Burgers方程。在考虑惯性暖正离子和负尘埃粒子的情况下，数值模拟了超热电子存在时的正激波和负激波结构。研究了倾斜角（$δ$）、光谱指数（$κ$）、运动粘度（$η$）、等离子体种类的数密度和电荷状态对DIASHW形成的影响。结果表明，正激波势和负激波势均随倾斜角的增大而增大。正、负激波的振幅大小不受等离子体运动粘度的影响，但正、负激波的陡度随等离子体运动粘度的变化而减小。我们的研究结果在空间和实验室等离子体的影响进行了简要讨论。
2021-04-08 physics.plasm-ph
Magnetized ion-acoustic shock waves in degenerate quantum plasma
对磁化简并量子等离子体系统中的离子声激波进行了理论研究，该系统中含有无惯性的超相对论简并电子和惯性的非相对论正电荷重离子和轻离子.用约化摄动法导出了Burgers方程。可以看出，在考虑非相对论性正电荷重离子和轻离子时，等离子体模型只支持正静电冲击结构。研究还发现，非相对论性重离子和轻离子的电荷态和数密度增强了IASHW的幅值，而离子运动粘滞系数（$η$）降低了IASHW的陡度.我们的研究结果将有助于理解白矮星和中子星中IASHW的非线性传播。
2021-03-29 physics.plasm-ph
Ion-acoustic shock waves in magnetized pair-ion plasma
本文对三分量磁化等离子体中斜传播的离子声冲击波进行了理论研究。利用约化摄动法导出了Burgers方程。我们的等离子体模型支持的非广泛的电子的考虑下，积极和消极的冲击结构。研究发现，正、负冲击波势随外加磁场引起的斜角（$δ$）的增大而增大。正、负激波的振幅大小不受离子运动粘度的影响，但正、负激波的陡度随离子运动粘度的增加而减小。我们的研究结果在空间和实验室等离子体的影响进行了简要讨论。
2021-02-16 physics.plasm-ph
Semi-analytic model of plasma-jet-driven magneto-inertial fusion
提出了等离子体射流驱动磁惯性聚变的半解析模型。计算了磁化等离子体靶与球形内爆等离子体衬层的一维耦合，考虑了衬层材料的可压缩流体力学和电离、传导和辐射引起的能量损失、聚变燃烧和α沉积、靶中离子和电子的温度、磁压力和燃料燃耗。结果表明，当衬层厚度为1 cm，预热磁化靶初始半径为4 cm时，在球收敛比< 15，衬层能量为20-40 MJ时，一维增益为3-30。给出了参数空间和物理设置的一些探索。观察到的产量表明，有可能点燃额外的致密燃料层，以达到高增益。
2017-02-16 physics.plasm-ph
Role of self-generated magnetic fields in the inertial fusion ignition threshold
在惯性约束聚变内爆过程中，在热点不对称性周围的不稳定界面处，磁场自发增长。虽然难以测量，理论上的考虑和数值模拟预测，在目前的国家点火设施实验的场强超过5kT。电子的磁约束约束则使热点热损失减少> 5%。我们证明了这一点，通过磁后处理的二维xdos流体动力学模拟数据在爆炸时间。然后，我们推导出一个模型的自磁化，发现它与停滞温度的平方和面密度成反比。然后，自磁化劳森分析给出了略微降低的点火阈值。与时间相关的热点能量平衡模型证实了这一发现，与磁场四倍的融合产量近阈值参数。包含磁化多维流体不稳定性可能会进一步改变点火阈值，并将成为未来工作的主题。
2022-03-15 physics.plasm-ph
Possible Energy Gain for a Plasma Liner-Driven Magneto-Inertial Fusion Concept
磁惯性聚变（MIF）概念的一维参数研究表明，显着的增益可能是可以实现的。这个概念使用了一个动态形成的等离子体壳，具有向内的动量来驱动磁化燃料点火，这反过来又部分燃烧了中间层的非磁化燃料。这个概念被称为等离子射流MIF或PJMIF。自适应网格细化（AMR）欧拉代码（Crestone）的结果进行了比较的拉格朗日代码（LASNEX）。这是首次发表的结果使用Crestone和LASNEX代码的PJMIF概念。
2014-05-13 physics.plasm-ph
Electrostatic shock structures in a magnetized plasma having non-thermal particles
本文从理论上研究了尘埃-离子-声冲击波在多组分磁化对离子等离子体中的非线性传播，该等离子体中含有惰性的暖正离子和负离子，无惰性的非热电子和正电子，以及静态的带负电荷的大颗粒尘埃颗粒。用约化摄动法导出了Burgers方程。等离子体模型支持在静态带负电荷的大规模尘埃颗粒的存在下的正激波和负激波结构。结果表明，正、负激波轮廓的陡度均随离子运动粘度的增加而减小，但对高度无影响;电子温度的增加使激波轮廓的振幅增大。正激波的高度随入射角的增大而增大，正激波的高度随正电子数密度的增大而增大。本文还简要讨论了本研究结果的应用。
2021-07-17 physics.plasm-ph
Nonlinear electromagnetic wave equations for superdense magnetized plasmas
利用量子流体力学和麦克斯韦方程组，导出了稠密量子磁等离子体的非线性电子-磁流体力学（MHD）、霍尔-MHD和尘埃霍尔-MHD方程。非线性方程包括电磁力、电子压力梯度、量子电子隧穿力和电子自旋力。它们可用于研究稠密磁等离子体中模式耦合过程引起的线性和非线性电磁波以及三维电磁波湍流谱等波动现象。
2009-04-06 physics.plasm-ph
Generalized matching criterion for electrostatic ion solitary propagations in quasineutral magnetized plasmas
基于磁流体力学（MHD）模型，采用标准赝势方法，给出了二分量和三分量准中性磁等离子体中孤立波斜传播的任意振幅精确通解.结果表明，在二流体和三流体磁等离子体中存在这种斜非线性传播的必要匹配判据具有全局特征。这些功能检查的情况下，电子-离子和电子-正电子-离子磁等离子体与不同的状态方程。研究还表明，对于等离子体频率大于回旋频率（$B_0<0.137\sqrt{n_0}$）的电子-离子磁等离子体，存在一个$β_{cr}=\arccos{\left[B_0 /(0.137 \sqrt{n_0})\right]}$的临界角，在这个临界角下，孤立激发的传播是不可能的。本文还讨论了旋转磁等离子体中科里奥利效应对孤子匹配条件的影响。目前的研究对天体物理学和实验室磁等离子体中的非线性波动力学具有重要意义。
2011-02-13 physics.plasm-ph
On the spatio-temporal behavior of magnetohydrodynamic turbulence in a magnetized plasma
采用直接数值模拟方法对三维磁流体动力学（MHD）湍流进行了数值模拟，分析了磁场涨落的时空行为。考虑了平均背景磁场值相对较小、中等和较大的情况。（波数）尺度相关的时间关联函数直接计算不同的模拟，改变平均磁场值。从这个关联函数的时间去相关计算和比较不同的理论时间，即，本地非线性时间，随机扫描时间，和Alfvénic时间，后者是一个波的效果。据观察，时间去相关占主导地位的扫描效果，只有在大值的平均磁场和波矢量主要对准这个字段的时间去相关控制Alfvénic效应。
2016-08-29 physics.plasm-ph
Magnetothermodynamics: Measurements of the thermodynamic properties in a relaxed magnetohydrodynamic plasma
我们在实验室实验中探索了压缩磁化等离子体的热力学，我们称这些研究为“磁热力学”。实验是在斯沃斯莫尔Spheromak实验装置上进行的。在该装置中，磁化等离子体源位于一端，并且在另一端，安装封闭的导电罐。我们产生包裹的磁化等离子体和观察他们的压缩对端壁的导电圆柱。分别用HeNe激光干涉法、离子多普勒光谱法和线性$\dot{B}$探针阵列测量了压缩过程中等离子体的密度、温度和磁场等参数。为了确定在压缩过程中的离子加热的情况下，PV图构建使用测量的密度，温度，和代理的磁化等离子体的体积。不同的状态方程进行了分析，以评估压缩等离子体的绝热性质。采用三维电阻磁流体动力学程序（NIMROD）模拟了扭转泰勒态，并显示了对封闭导电罐端壁的停滞。模拟结果与我们在实验中观察到的一致。
2018-01-31 physics.plasm-ph
The Thomson scattering cross section in a magnetized, high density plasma
我们计算的汤姆逊散射截面在非相对论，磁化，高密度等离子体-在一个制度，集体激发可以描述的磁流体力学。我们发现，除了回旋共振和弹性峰，截面表现出两对与慢和快磁声波相关的峰;相比之下，在纯流体力学中产生的截面只有一对布里渊峰。这些磁声波峰值的位置和宽度都取决于周围的磁场和温度，以及传输和热力学系数，因此可以作为诊断工具的等离子体特性，否则具有挑战性的测量。
2019-01-03 physics.plasm-ph
Magneto Inertial Fusion Based on a Cusp Field Configuration
研究了激光驱动磁通压缩中预种子磁场的尖形位形。所提出的配置提供了比参考文献[O. V. Gotchev等人，聚变能源杂志27（2008）25-31。从而导致更好的热聚变等离子体的磁绝缘。我们建立的模型考虑了（i）磁化靶内爆，（ii）磁通量压缩，（iii）磁阱中的粒子损失。控制该过程的关键参数是内爆时间与粒子损失时间的比率。
2009-12-01 physics.plasm-ph
Ion-acoustic shock waves in a magnetized plasma featuring super-thermal distribution
该研究用约化微扰法推导磁化成对离子等离子体中的 Burgers 方程，揭示超热电子和正电子条件下倾角、离子黏度及质量对正、负离子声激波的影响。
2021-04-14 physics.plasm-ph
Expansion of a radially symmetric blast shell into a uniformly magnetized plasma
用二维粒子模拟方法研究了热压力驱动的径向爆炸壳体在稀薄环境等离子体中的膨胀过程。目的是确定层流冲击是否形成在无碰撞等离子体中，类似于它们的磁流体动力学对应物。环境等离子体由温度为2 keV的电子和冷的完全电离的氮离子组成。它被空间均匀的磁场所渗透。在受冲击的环境介质和原始环境介质之间形成前向激波，随着激波传播角度相对于磁场的增加，前向激波从离子声激波经过慢磁声激波再到快磁声激波。与磁场斜向传播的慢磁声激波变为垂直传播方向的切向不连续，这与磁流体动力学模型一致。膨胀的爆炸外壳对磁场的驱逐触发了电子回旋漂移不稳定性。
2018-05-08 physics.plasm-ph
Unstable electromagnetic modes in strongly magnetized plasmas
确定了强磁化等离子体中可能不稳定的电磁模。该制度的不稳定性可能会脱颖而出相比，非相干电子回旋辐射进行了探讨。这些模式与惯性约束聚变和伽马射线暴有关。
2012-11-03 astro-ph.HE physics.optics physics.plasm-ph
Magnetothermodynamics: Measuring equations of state in a relaxed magnetohydrodynamic plasma
我们报告的第一个测量状态方程的完全放松磁流体动力学（MHD）实验室等离子体。在同轴磁化等离子体枪中形成磁化等离子体的粒子，称为泰勒态，并允许其弛豫和漂移到封闭的通量守恒体积中。密度，离子温度，和磁场测量作为时间的函数作为泰勒状态压缩和加热。理论预测的MHD和双绝热状态方程的实验测量进行了比较。我们发现MHD状态方程与我们的数据不一致。
2018-01-03 physics.plasm-ph
Weak magnetohydrodynamic turbulence of magnetized plasma
研究了热压力小于磁场压力时强磁化等离子体中磁流体力学（MHD）波的弱湍流。在这种情况下，主要的非线性机制是快磁声波和Alfvenic波对慢磁声波的共振散射。结果，前一种波相对于后一种波充当高频波，使得HF波的总数-绝热不变量-另外保持不变。在弱湍流制度，这个不变量示出产生的Kolmogorov型频谱的HF波向大尺度区域的恒定通量。在短波区，另一个柯尔莫哥洛夫谱可以实现一个恒定的能量通量。这两种类型的湍流谱的显式的角度依赖性被发现的传播角接近的平均磁场的方向。
2001-09-25 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Inertial range of magnetorotational turbulence
通过最高分辨率模拟研究磁旋转湍流惯性区，发现恒定跨尺度能量通量及动磁能均分等特性，与简化磁流体动力学理论一致，为事件视界望远镜观测提供启示。
2024-08-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Formation and Study of a Spherical Plasma Liner for Plasma-Jet-Driven Magneto-Inertial Fusion
本文在PLX装置上首次测量了36个脉冲等离子体射流形成的球形氩衬垫，揭示了射流间从动力学贯穿到碰撞主导的转变，并表明改进射流参数可形成更光滑衬垫，为PJMIF聚变研究提供实验基准。
2024-02-20 physics.plasm-ph
Neutrino magnetohydrodynamics
建立了一个新的中微子磁流体动力学（NMHD）模型，该模型考虑了带电弱流对电子-离子磁流体的影响。该模型采用了系统的方式费米中微子弱力在磁化等离子体中的作用。导出了与磁声波有关的快中微子驱动的短波长不稳定性。这种不稳定性应该在超新星中发生的强磁化等离子体中发挥核心作用，其中也存在密集的中微子束。此外，在非线性或高频波的情况下，中微子耦合被证明是负责打破冻结的磁场线条件，即使在无限大的电导率等离子体。采用了简化的理想NMHD假设，并进行了详细的分析。
2017-12-15 physics.plasm-ph
Quantum Treatment of Kinetic Alfvén Waves instability in a dusty plasma: Magnetized ions
研究了三分量非简并流动等离子体中惯性区动力学Alfvén波的色散关系。利用流体- Vlasov方程导出了量子等离子体的线性色散关系.在Vlasov模型中引入Bohm势引起的量子修正CQ的增加，抑制了Alfven波的频率和不稳定性的增长率。一些解析表达式推导出各种模式的传播。研究还发现，许多系统参数，如尘埃流速度、尘埃电荷、数密度和量子修正等，对色散关系和不稳定性增长率有显著的影响。
2016-08-01 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
A framework for experimental-data-driven assessment of Magnetized Liner Inertial Fusion stagnation image metrics
各种球形晶体X射线成像仪（SCXI）诊断已经开发出来，并在桑迪亚国家实验室Z-设施的磁化衬垫惯性聚变（MagLIF）实验中进行了实地测试。这些不同的成像模式提供了对不同物理现象的详细了解，例如衬里材料混合到热燃料中、冷衬里排放或减少衬里不透明度的影响。然而，从缺乏一致的空间基准配准到不同的点扩散函数和调谐晶体或使用滤波器来突出特定的光谱区域的几个实际考虑因素使得难以开发广泛适用的指标来比较我们的停滞图像数据库中的实验，而不进行重大的未经验证的假设。我们利用实验数据对任何指定图像度量的基于仪器的特征进行无模型敏感性评估。特别是，我们利用一个数据库的历史和最近的MagLIF数据，包括$N_{\text{scans}} = 139$图像板扫描收集在$N_{\text{exp}} = 67$不同的实验，以评估各种功能的影响，在实验观察所产生的不确定性，以及在信噪比和仪器分辨率的差异。我们选择了一个基于小波的图像度量称为Mallat散射变换的研究，并强调如何替代度量选择也可以研究。特别是，我们展示了理解和减轻信噪比，图像配准和图像之间的分辨率差异的影响的能力。这是通过利用同一图像板的多次扫描，随机平移和旋转采样，并将射线追踪发现的仪器特定点扩散函数应用于高分辨率数据集，以有效的无模型方式增强我们的数据来实现的。
2023-03-28 physics.data-an physics.plasm-ph
Experimental observations of detached bow shock formation in the interaction of a laser-produced plasma with a magnetized obstacle
由具有活跃发电机的行星（如地球）产生的磁场可以施加足够的压力来对抗超音速恒星风等离子体，导致在磁层顶上游或压力平衡表面形成直立弓形激波。研究流入的太阳风模拟物与强外部磁场的相互作用的按比例的实验室实验是研究磁层物理学和补充现有模型的一种有前途的新方法，尽管达到有利于磁化激波形成的制度在实验上具有挑战性。本文介绍了在OMEGA激光装置上，在超音速、超Alfvénic等离子体与强磁化障碍物的相互作用中形成磁化弓形激波的实验证据。太阳风模拟是由两个反向传播的激光驱动等离子体羽流的碰撞和随后的膨胀产生的。被磁化的障碍物是一根细电线，由强电流驱动。利用FLASH程序进行流体动力学模拟，预测碰撞等离子体源满足弓形激波形成的条件。空间分辨，光学汤姆逊散射措施的电子数密度，和光发射线提供了一个测量等离子体温度，从中我们推断出一个快速的磁声冲击的存在远远上游的障碍。质子图像提供了一个措施的大尺度功能的磁场拓扑结构，并重建路径集成磁场地图从这些图像表明形成的弓冲击上游的电线和作为一个瞬态磁层顶。我们比较功能的重建领域的二维MHD模拟系统。
2022-01-10 physics.plasm-ph
Enstrophy non-conservation and the forward cascade of energy in two-dimensional electrostatic magnetized plasma turbulence
一个流体系统推导出描述静电磁化等离子体湍流的尺度略大于拉莫尔半径的一个给定的物种。它与长谷川-三马方程有关，但不守恒涡度拟能，因此，在小尺度上表现出向前的能量级联。与长谷川-三马涡度拟能级联的-5定律相比，惯性范围能谱被认为比-11/3幂律更浅。在此通过流体系统的直接数值模拟证实的该性质可以帮助解释在流光主导的电子温度梯度驱动的湍流的陀螺动力学模拟中观察到的波动谱[Plunk等人，2019年]，也可能是一些离子温度梯度驱动的湍流情况下，带状流被抑制[Plunk等人，2017年]。
2020-08-07 physics.plasm-ph
Laser-driven strong magnetostatic fields with applications to charged beam transport and magnetized high energy-density physics
强大的激光等离子体过程中产生的几个$100\,$ kA线圈目标的放电电流，产生超过$0.5\,$ kT的静磁场（B场）进行了探索。准静态电流由激光辐照表面的热电子喷射提供。根据我们的模型，定性地描述了放电电流的演变，主要的控制参数是激光辐照度$I_{\mathrm{las}}λ_{\mathrm{las}}^2$。的B-场的时空演化的实验特征在于高频带宽的B-点探针和质子偏转测量。ns级的磁脉冲足够长，可以通过电阻扩散磁化次级靶。我们将其应用于实验中的激光产生的相对论电子输运到固体介电靶，产生前所未有的5倍增强的能量密度通量在$60 \,\mathrm{μm}$深度，与未磁化的运输条件。这些研究为磁化高能量密度物理学研究铺平了道路，这些研究涉及激光产生的次级辐射源和/或高能粒子及其传输、高增益聚变能源计划和实验室天体物理学。
2017-12-19 physics.plasm-ph
Formation of Transient High-$β$ Plasmas in a Magnetized, Weakly Collisional Regime
我们目前的实验数据提供的证据，形成瞬态（$\sim 20~μ$ s）等离子体，同时弱磁化（即，霍尔磁化参数$ωτ> 1$）并由热压支配（即，热压力与磁压力之比$β> 1$）。粒子碰撞平均自由程是整个系统尺寸的一个可观的分数。这些等离子体是通过磁化同轴枪发射的两个等离子体迎面合并而形成的。电子枪电流$I_{gun}$与外加磁通量$ψ_{gun}$之比$λ_{gun}=μ_0 I_{gun}/ψ_{gun}$是探索$β$和$ωτ$参数空间的实验旋钮。这些实验是在威斯康星州等离子体物理实验室的大红球上进行的。这种等离子体的瞬时形成可能为弱碰撞、磁化、高$β$等离子体物理的实验室研究开辟新的领域;与天体物理物体和现象有关的过程;以及用于磁惯性聚变的新型磁化等离子体靶。
2020-10-09 physics.plasm-ph
Excitation of lower hybrid and magneto-sonic perturbations in laser plasma interaction
低杂波（LH）和磁声波（MS）是磁化等离子体的常见波型。这些模式在许多现象中起着重要的作用。在磁约束核聚变实验中，低杂波常用于电流驱动和加热。LH波和MS波在各种天体物理和空间等离子体观测中都被观测到。这些波涉及离子运动，因此在高功率脉冲激光实验中没有被考虑。本文用粒子模拟方法研究了激光等离子体相互作用中低杂波激发和磁声激发的一种简单机制。详细研究了这些模式的形成和传播特性。产生这些扰动的方案依赖于在等离子体中施加强磁场来约束激光电场中较轻电子物种的运动。选择磁场强度以使较重的离子在激光频率下不被磁化。这有助于LH波的激发。另一方面，在与激光脉冲持续时间相关的较慢的时间尺度下，甚至离子也显示出磁化响应，并且观察到磁声激发被激发。
2020-08-24 physics.plasm-ph
Dust acoustic wave in a strongly magnetized pair-dust plasma
证明了强磁化电子-正电子（对）-尘埃等离子体中尘埃声波的存在。在尘埃中，回复力来自于无惯性的电子和正电子的压力，尘埃质量提供了惯性。这种波在天体物理学环境中可能会引起人们的兴趣，比如超新星和超新星，以及实验室等离子体中强激光束引起的星团爆炸。
2005-03-03 astro-ph physics.plasm-ph
Damped dust-ion-acoustic solitons in collisional magnetized nonthermal plasmas
研究了一个多粒子磁化碰撞非热等离子体系统中的耗散尘埃-离子-声（DIA）孤子模\textbf{theoretically and parametrically}的特性。该系统中包含惯性离子、服从非热$κ-$分布的非惯性电子和不动尘埃粒子。静电孤波模与低频耗散尘埃离子声孤波（DIASW）有关。考虑了离子与中性粒子的碰撞效应，研究了离子与中性粒子碰撞效应对耗散型DIASW动力学的影响。空间和实验室中的等离子体介质大多远离热平衡，粒子分布更符合$κ-$非热分布，而非热麦克斯韦分布。采用约化摄动方法导出阻尼KdV（dKdV）方程，并利用切双曲方法导出dKdV方程的孤波解，分析其基本特征（振幅、宽度、速度、时间演化等）.分散的潜水员的传播性质，也耗散DIASW的基本特征被认为是影响显着由于等离子体配置参数的变化，也由于在所考虑的等离子体系统中的超热指数$κ$的变化。这项研究的结果的含义可能是有用的，更好地了解静电本地化的扰动，在离子长度和时间尺度，在空间和实验尘埃等离子体，其中存在的过量高能电子和离子中性碰撞阻尼是负责。
2021-07-23 physics.plasm-ph
Universal characteristics of ion-acoustic wave dynamics in magnetized plasmas with emphasis on Tsallis distribution
利用扩展的Poincaré-Lighthill-Kuo（PLK）约化微扰方法，结合相移变化，研究了不同无惯性粒子分布的磁化等离子体中离子声波的传播和迎头碰撞.例如，注意到孤子的振幅总是与磁场强度无关，而严格地取决于它与传播方向的夹角。这两种类型的孤子（压缩或稀疏）被证明存在的临界角$γ=π/2$或其他临界值取决于等离子体分数参数定义。这些临界等离子体参数值也定义了迎头碰撞相移的符号。此外，它证明了对于一组给定的等离子体参数，总是有一个相对的传播角度关于磁场的孤子宽度是最大的。目前的研究结果适用于广泛的磁化等离子体，包括那些含有背景尘埃成分或两个温度的惯性较小的粒子，并可用于研究实验室或天体物理磁等离子体。
2011-09-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Dynamics of nanosecond laser pulse propagation and of associated instabilities in a magnetized underdense plasma
本文通过实验和模拟研究磁化欠稠密等离子体中纳秒激光脉冲的传播，发现磁场可提高透射率、增强光束平滑度并约束热电子，从而降低靶预热。
2022-11-11 physics.plasm-ph
Spin solitons in magnetized pair plasmas
考虑到磁等离子体中电子和正电子的自旋性质，导出了一组流体方程。研究了双等离子体的磁流体动力学极限。结果表明，在强磁化等离子体中，电子和正电子的微观自旋性质可以导致有趣的宏观和集体效应。特别是，它被发现，新的Alfvenic孤波结构，由修改后的Korteweg-de Vries方程，允许在这样的等离子体。如果忽略量子自旋效应，这些孤立子结构消失。我们的结果应该是相关的天体物理等离子体，例如在脉冲星磁层。
2007-11-09 astro-ph physics.plasm-ph
A coupled guiding center-Boris particle pusher for magnetized plasmas in compact-object magnetospheres
我们提出了一种新的数值模拟方案的相对论性带电粒子在磁层的致密物体，通常充满了高度磁化的无碰撞等离子体的运动。新算法是基于一个完整的运动方程系统和指导中心近似之间的动态切换。这两种公式之间的切换是基于等离子体粒子的磁化，使得即使在陀螺频率被时间步长欠分辨时，动态也被引导中心运动准确地捕获。对于具有大回转半径的粒子，由于例如，重新连接当前片，算法自适应地切换到求解完整的运动方程。新的计划是直接兼容的标准粒子在细胞的代码，是很容易适用于弯曲时空通过一个专用的协变配方。我们测试的耦合算法的性能，通过不断变化的带电粒子在电磁配置中的重新连接电流片磁化等离子体，从特殊和一般的相对论粒子在细胞模拟。新的耦合推杆是能够产生高度精确的粒子轨迹，即使当时间步长是许多数量级大于陀螺周期，大大减少了时间分辨率的限制。
2020-11-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Linear and nonlinear properties of Rao-dust-Alfvén waves in magnetized plasmas
研究了尘埃磁等离子体中Rao尘埃磁流体动力学（R-D-MHD）波的线性和非线性性质。利用无惯性电子运动方程、惯性离子运动方程、安培定律、法拉第定律和连续性方程，研究了二维R-D-MHD波在含不动带电尘埃颗粒等离子体中的线性和非线性传播。在线性区域，不动尘埃颗粒的存在产生Rao截止频率，其与尘埃电荷密度和离子回旋频率成比例。另一方面，振幅调制的R-D-MHD波的动力学是由立方非线性薛定谔方程。后者已通过使用约化微扰技术和两个时间尺度的分析，其中占谐波产生的非线性等离子体。研究了调制波包络对非共振扰动的稳定性。最后，局部包络激励的可能性进行了讨论。
2004-02-09 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magneto-inertial range dominated by magnetic helicity in space plasmas
该研究综合模拟、实验与多源空间观测，在 Kolmogorov-Iroshnikov 框架下验证磁螺旋度主导的磁惯性区谱理论，并表明其跨越磁流体动力学至动力学尺度均成立。
2024-05-21 physics.flu-dyn physics.plasm-ph physics.space-ph
Observation of Inertial-range Energy Cascade within a Reconnection Jet in Earth's Magnetotail
地球的磁尾区域为研究等离子体湍流提供了一个独特的环境。本文研究了地球磁尾区由磁重联产生的排气中的湍流。磁谱和速度谱显示对应于惯性范围的宽带波动，Kolmorogov $-5/3$标度，表明一个发达的湍流级联。我们研究的混合，三阶结构函数，并获得一个线性标度的惯性范围内。三阶结构函数的这种线性标度意味着在惯性范围内能量的标度不变级联。Politano-Pouquet三阶分析给出了$\sim 10^{7}~\mathrm{J\,kg^{-1}\,s^{-1}}$的不可压缩能量传递速率的估计。这是四个数量级高于通常在1 AU的太阳风测量值，这表明湍流级联起着重要的作用，在尾部区域的重连事件期间的能量耗散的途径。
2020-10-05 physics.flu-dyn physics.plasm-ph physics.space-ph
Ideal Magnetohydrodynamic Simulations of Low Beta Compact Toroid Injection into a Hot Strongly Magnetized Plasma
我们目前的结果从三维理想磁流体动力学模拟低$β$紧凑环（CT）注入到一个热的强磁化等离子体，目的是提供洞察CT燃料托卡马克与ITER（国际热核聚变实验堆）的相关参数。根据CT注入速度和CT与背景磁场比确定了一个制度，该制度似乎有希望用于精确的堆芯加燃料。冲击占主导地位的政权，这可能是不利的托卡马克燃料，也确定。CT穿透深度与CT注入速度和密度成正比。整个CT演化可分为三个阶段：（1）初始穿透，（2）沿传播方向压缩并与背景磁场重连，以及（3）静止并沿垂直于注入方向扩散。由于CT穿过背景等离子体的快速通过时间，未观察到CT倾斜。
2009-06-25 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.plasm-ph
Pressure anisotropy generation in a magnetized plasma configuration with a shear flow velocity
Kelvin Helmholtz不稳定性在磁化等离子体中的非线性演化与垂直流接近，或在超磁声制度可以产生显着的平行-垂直压力各向异性。这种各向异性，局部内部的流动剪切区域，可以使配置不稳定的镜子或消防水龙带的不稳定性，并在一般情况下，可以影响的发展KHI。太阳风和地球磁层赤道侧翼的磁层等离子体之间的界面为这种复杂的非线性动力学的发展提供了相关的背景。
2015-12-09 physics.plasm-ph physics.space-ph
Exact Solutions of the Self-consistent System of Relativistic Magnetohydrodynamics Equations for an Anisotropic Plasma on the Background of Bondi-Pirani-Robinson's Metric
在Bondi-Pirani-Robinson真空平面引力波（PGW）度规的背景下，得到了各向异性磁化等离子体的自洽相对论磁流体力学方程组的精确解，推广了作者之一关于引力波横向极化的结果.基于重新表述的能量平衡方程，指出在引力波振幅的线性近似下，只有PGW的横向极化与磁化等离子体相互作用。
2010-11-13 gr-qc physics.plasm-ph
Thermomagnetic instability of a rotating magnetized plasma disk
我们分析了薄等离子体盘的稳定性，它是围绕一个紧凑的天体物理对象旋转，并嵌入在这样的源的强磁场。本研究的目的是确定一种新型的不稳定模式，能够取代低β值和足够小尺度的扰动，它失败的磁旋转不稳定性配置文件。特别是，我们认为磁流体动力学计划，包括一个非零的能斯特系数，对应于一阶碰撞效应。结果，当磁张力消失时，虚频模式导致不稳定状态。最后，我们表明，即使在电阻效应的存在下，它仍然是一个很好的候选人，以确保在没有磁旋转不稳定性的湍流行为的发病。
2013-12-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Relativistic magnetohydrodynamics in one dimension
我们推导出了相对论磁化等离子体一维动力学的一些解，这些解可以作为相对论流体动力学和磁流体动力学数值代码的基准估计。首先，我们分析了在相对论热等离子体中与磁场正交传播的快模简波的性质。磁压和动压服从不同的状态方程，因此系统表现为具有不同多变指数的气体的混合物。找到了热强磁化等离子体向真空膨胀的自相似解。其次，我们推导了描述冷磁化等离子体任意一维等熵相对论运动的相对论性Khalatnikov势的线性速端图方程和Darboux方程，并求出了它们的通解和特解。所得到的速端图和达布方程是非常强大的：系统的高度非线性，相对论性，时间依赖性方程描述任意（不一定自相似）动态的高度磁化等离子体减少到一个单一的线性微分方程。
2011-12-01 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.flu-dyn
Magnetothermal instabilities in magnetized anisotropic plasmas
利用由Vlasov方程导出的理想各向异性无碰撞等离子体的输运方程，分析了无碰撞磁化等离子体的压力各向异性对磁热（MTI）和热流驱动浮力（HBI）不稳定性的影响.我们计算的色散关系和这些不稳定性的存在下的背景热通量和静压各向异性的配置的增长率，发现当热传导作用的频率远大于系统中的任何其他频率（即弱磁场）的压力各向异性没有影响的MTI/HBI，提供的各向异性的程度是小的。相反，当这种时间尺度的顺序不适用时，不稳定性标准取决于压力各向异性。具体而言，在各向异性的情况下的不稳定性的增长时间可以是几乎一个数量级小于其各向同性对应。我们的结论是，在压力各向异性存在的等离子体MTI/HBI修改。然而，在低磁场和小各向异性的环境中，如ICM，从16矩方程的近似下所考虑的结果是类似于从理想MHD所获得的。
2011-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.plasm-ph
Ideal magnetohydrodynamic simulations of unmagnetized dense plasma jet injection into a hot strongly magnetized plasma
我们目前的结果从三维理想磁流体动力学模拟未磁化的致密等离子体射流注入到一个均匀的热强磁化等离子体，其目的是提供深入了解核心燃料的托卡马克与ITER和NSTX（国家球形环实验）相关的参数。未磁化的稠密等离子体射流注入类似于紧凑环形注入，但具有高得多的等离子体密度和总质量，因此所需的注入速度较低。喷流到背景中的大量沉积似乎是通过沿喷流后缘的磁重联来促进的。等离子体射流到背景等离子体中的穿透深度主要取决于射流的初始动能，并且空间局部质量沉积的关键要求是射流的减速时间小于扰动背景磁通量由于磁重联而松弛的时间。这项工作表明，需要更准确地处理重新连接，以充分模拟这个问题。非磁化稠密等离子体射流注入的参数确定为本地化的核心沉积以及边缘本地化模式（ELM）起搏应用在ITER和NSTX相关制度。
2011-05-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Beam Instabilities in Magnetized Pair Plasma
研究了脉冲星磁层强磁化正负电子等离子体中的束流不稳定性。我们分析了共振条件，并估计的切伦科夫和回旋不稳定性的普通（O），非常（X）和Alfvén模式的增长率在两个限制制度：动力学和流体动力学。作为第一步，我们考虑相对论热效应，重新考虑一维对等离子体中波的色散和偏振性质。然后，我们找到切伦科夫和回旋共振的X，O和阿尔文波与粒子从初级束的位置。作为一个源的相干脉冲星辐射产生的不同的不稳定性的重要性，然后估计考虑到的角度依赖性的增长率和限制的相干波-粒子相互作用的长度所施加的曲率的磁场线。我们的结论是，在脉冲星磁层的切伦科夫型不稳定性发生在流体动力学制度，而回旋型不稳定性发生在动力学制度。我们认为，电磁回旋型不稳定性的X，O和可能的阿尔芬波更有可能在脉冲星磁层发展。
1998-07-15 astro-ph physics.plasm-ph
Inertial Kinetic-Alfvén Turbulence
最近的观测和分析研究表明，在低电子β的等离子体环境中可能存在一种新的动力学湍流机制（Chen和Boldyrev，2017）。这样一个区域，被称为惯性动力学阿尔文湍流，与日冕、地球磁鞘和其他天体物理系统有关，在这些系统中，电子和离子等离子体β参数满足条件$β_e\ll β_i\lesssim 1$。在本文中，我们提出了动力学数值模拟，确认存在的iKAW制度。具体而言，模拟证明了在低于电子惯性长度$d_e$的尺度下的转变，当$β_e\ll β_i\lesssim 1$。亚$d_e$尺度湍流的光谱斜率和其他统计特性与Chen和Boldyrev（2017）提出的惯性动力学Alfvén湍流的现象学理论以及最近在地球磁鞘中的观测结果一致。
2018-10-29 physics.plasm-ph physics.space-ph
Relativistic Magnetohydrodynamic Wave Excitation by Laser Pulse in a Magnetized Plasma
University of Isfahan（伊斯法罕大学）；Joint Institute for Nuclear Research（联合核研究所）；NSTRI（伊朗国家核科学技术研究院）；Amirkabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学）
本文研究了激光脉冲在磁化等离子体中激发的相对论磁流体动力学波的调制不稳定性，推导了非线性薛定谔方程并分析了其不稳定性条件。
2025-10-18 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Wave turbulence in magnetohydrodynamics
本章主要回顾了近二十年来在不可压缩和可压缩情况下磁化等离子体（MHD、Hall MHD和电子MHD）中波动湍流的研究进展。重点是均匀和各向异性湍流，通常提供了最好的理论框架，调查空间和实验室等离子体。行星际介质和太阳大气作为两个例子的介质中的各向异性波湍流是相关的。波湍流的最重要的结果报告和讨论的背景下，空间和模拟磁化等离子体。重要的问题和可能的虚假解释最终进行了讨论。
2012-01-06 astro-ph.SR nlin.CD physics.plasm-ph
Magnetofluid dynamics of magnetized cosmic plasma: firehose and gyrothermal instabilities
磁化弱碰撞宇宙等离子体的全球动力学和湍流描述的一般磁流体方程，包含压力各向异性和热通量，必须从微观等离子体动力学理论计算。它表明，即使没有详细的计算的压力各向异性或热通量，人们发现宏观尺度的动力学是一般不稳定的微尺度Alfvenically极化波动。两个不稳定性被认为是详细的：平行消防水龙带不稳定性（包括有限拉莫尔半径的影响，确定最快的增长模式）和gyrotothermal不稳定性（GTI）。后者是一个新的结果-它表明，平行的离子热通量不稳定Alfvenically极化波动，即使在没有所需的消防水管的负压各向异性。主要结论是，压力各向异性和热通量触发等离子体微不稳定性，因此，它们的值将可能由这些不稳定性的非线性演化。理解这种非线性演化的想法进行了讨论。认为宇宙等离子体一般是“三尺度系统”，包括全球动力学、中尺度湍流和微尺度等离子体涨落。天体物理学的例子被认为是冷核心的星系团，它是注意到，观察点在集群中的湍流是在一个边缘状态相对于等离子体微不稳定性，所以它是等离子体微物理学，是可能设置的加热和传导性能的内集群介质。特别是，推导出GTI所隐含的温度波动的规模上的下限。
2010-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
