Analysis of collisional and facility effects in a magnetic nozzle plasma expansion
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）
该研究针对磁喷管等离子体膨胀，提出三流体模型，通过特殊处理实现电子冷却，给出高磁化极限解。研究电离等碰撞影响，量化喷管效率，讨论两种电子流边界条件，表明全局无电流条件更可靠，拟合实验趋势更好。
2026-10-20 physics.plasm-ph
Numerical investigation of internal plasma currents in a magnetic nozzle
采用二维全动力学粒子模拟方法对一台采用磁性喷管的无电极等离子体推力器进行了数值模拟，研究了内部等离子体电流诱导的推力产生过程。结果清楚地表明，$\bf{E} \times \bf{B}$和抗磁电流密度是内部等离子体电流的主要成分。模拟的压力结构很好地再现了实验观察到的结构。不同磁场强度下的结果表明，随着磁场强度的增大，$\bf{E} \times \bf{B}$效应减小，抗磁效应占主导地位，这表明了抗磁效应在推力产生中的重要贡献。
2021-09-04 physics.plasm-ph
Vector resolved energy fluxes and collisional energy losses in magnetic nozzle radiofrequency plasma thrusters
为了提高等离子体推力器的效率，研究了磁喷管射频等离子体推力器的能量损失。模拟计算粒子能量通量的矢量分辨率，包括等离子体能量损失的电介质壁，等离子体束能量，和发散的等离子体能量，除了碰撞能量损失。得到了推力器内的能量损失分布以及能量损失与输入功率的比值。模拟结果表明，随着磁场强度的增加，等离子体能量损失得到了明显的抑制，离子束能量反而增加。此外，发散离子能量和碰撞能量损失分别约占4-12%和30- 40%，与磁场强度无关。
2021-09-18 physics.plasm-ph
Development of supersonic plasma flows by use of a magnetic nozzle and an ICRF heating
高β超音速等离子体流在空间和聚变等离子体中的MHD现象中起着至关重要的作用。尽管磁化等离子体流动动力学研究的重要性日益增加，但关于快速流动等离子体的产生和控制的实验研究却很少。磁等离子体动力电弧发动机（MPDA）是产生超音速等离子体流的最有前途的装置之一，是一种具有较高比冲和较大推力的电推进装置。我们改进了MPDA的性能，使其能在高电离状态下产生具有跨音速和超音速马赫数的准定常等离子体流。为了控制MPDA排出的等离子体流的离子声马赫数，有两种方法：一种是使用磁性拉瓦尔喷嘴将热能转换为流动能量，另一种是离子加热和发散磁性喷嘴的组合系统。前者是一种类似于可压缩空气流的方法，后者是在载人行星际航天任务的先进推进器中提出的方法。我们阐明了各种形状的磁场配置下的等离子体流动特性。结果表明，在发散磁喷管场中，等离子体流的马赫数可增加到近3。本文报道了流场改善的最新结果：一个是在MPDA的枪口区域观察到的磁拉瓦尔喷嘴效应，另一个是使用螺旋天线对超音速等离子体的ICRF（离子回旋频率范围）加热。
2004-10-22 physics.plasm-ph
Electromagnetic and Centrifugal Effects on Plasma Acceleration in the Magnetic Nozzle
本文研究磁喷嘴中电磁与离心效应对等离子体加速的影响，揭示旋转与磁场耦合的额外加速机制，并证明跨声速、跨阿尔芬稳态解的唯一性与稳定性。
2025-06-24 physics.plasm-ph
Global properties and stability of transonic plasma acceleration in the magnetic nozzle
本文通过二维MHD模拟验证了磁喷嘴中跨声速等离子体加速存在由磁场唯一决定的全局解，并证明该解在任意磁面和修正磁场下均适用。
2025-06-25 physics.plasm-ph
Comment on "Adiabatic Expansion of Electron Gas in a Magnetic Nozzle" by Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Roswell, and Akira Ando, Phys. Rev. Lett. Vol. 120, 045001 (2018)
在固定体积和压力下的热容作为电离度的函数，以图形方式描绘为倒数温度和电离度的函数。多变指数是作为相同变量的函数计算的;因为它不是常数，部分电离的等离子体只能近似为多变流体。与此同时，提出了利用阿尔文波加热磁喷管推进射流中等离子体的设想。
2020-08-04 physics.plasm-ph
Fully kinetic model of plasma expansion in a magnetic nozzle
一个自洽模型进行稳态完全动力学粒子模拟的磁化等离子体羽流。一个基于能量的电子反射，防止与一个典型的开放流出边界的数值泵不稳定性，并示出足够的一般性，羽流动力学和等离子体电位证明域的独立性（4%以内）。这是由泊松方程上的非稳态罗宾型边界条件支持的，耦合到允许瞬态中下游电位降的物理演变的电容电路。该方法已通过实验验证，提供的结果属于测量的不确定性。然后进行模拟研究碰撞氙放电到轴对称发散磁喷嘴。特别讨论了识别的电位以及所产生的电荷分离在羽流的边缘，离子中性电荷交换的作用，和三个区域的分段多方冷却制度的电子。结果表明，多变指数取决于磁化程度。具体而言，在该区域附近的推力器出口，羽流是弱磁化，由于电子重粒子碰撞的交叉场扩散。在下游，出现近等温膨胀的强磁化区域。最后，在分离区域，多变指数趋于更绝热的未磁化的情况。随着喷嘴磁场强度的增加，发现$\barγ_e\sim1.16$的平均多变指数存在一个下限。
2022-02-22 physics.plasm-ph
Anisotropic Electron Heating in an Electron Cyclotron Resonance Thruster with Magnetic Nozzle
在带有发散磁喷管的无栅ECR等离子体推力器中，加速正离子的双极场的大小取决于电子获得的垂直能量。本文考虑电子在磁镜力和推力器静电势形成的封闭阱中的弹跳运动，研究了电子被电磁波加热的问题。采用PIC程序模拟了磁场管中的等离子体。该代码的Maxwell求解器基于称为约束插值轮廓（CIP）的半拉格朗日方案，该方案可以实现更大的时间步长。结果表明，各向异性等离子体加热只发生在同轴腔室内部，沿多普勒展宽区。它还表明，具有较大的垂直能量的电子被捕获的人口存在于羽。
2023-01-26 physics.plasm-ph
Lower-Hybrid Drift Instabilities in a magnetic nozzle
针对磁喷嘴中可能存在的E×B装置共有的非稳态不稳定性问题，开展含平行不均匀性等效应的局部线性分析与准线性分析，预测了角向不稳定性范围并明确平行梯度的驱动作用。
2024-12-13 physics.plasm-ph
Kinetic Electron Cooling in Magnetic Nozzles: Experiments and Modeling
针对长距离太空旅行对高性能推进系统的需求，本文综述了磁喷嘴中电子冷却机制的实验与理论研究进展，重点讨论动理学视角的研究方法，并提出该领域的未来挑战与研究展望。
2022-12-14 physics.plasm-ph
Effect of Nozzle Curvature on Supersonic Gas Jets Used in Laser-Plasma Acceleration
缩放喷管产生的超音速气体射流是激光等离子体加速实验中常用的靶。这些目标的一个主要兴趣点是相互作用区域的气体密度，在该区域中，激光电离气体羽流以产生等离子体，从而提供加速结构。在这个相互作用区域调整密度分布是LPA优化的关键。在该相互作用线处期望“平顶”密度分布以控制激光传播和高能电子加速，而短的高密度分布通常优选用于加速较低能量的紧密聚焦的激光-等离子体相互作用。一个特殊的设计参数是喷嘴的扩张部分的曲率。我们研究了三种不同曲率的喷嘴设计：凹“钟”，直锥形和凸“喇叭”喷嘴。我们证明，在毫米级的距离从喷嘴出口，喇叭和直喷嘴，如果优化，产生“平顶”密度分布，而钟形喷嘴创建具有较高密度的气体的集中区域。导出了喇叭形喷管的优化方法，并与直喷管的优化方法进行了比较。我们发现，喇叭形喷嘴，通过其曲率提供一个额外的控制参数，是更通用的创建平顶轮廓和其优化过程是更精细的直喷嘴和直喷嘴优化过程相比。我们提出了不同的喷嘴设计的计算流体动力学（CFD）与程序ANSYS Fluent进行模拟的结果，并使用中性密度干涉法进行实验验证。
2021-09-15 physics.acc-ph physics.app-ph physics.flu-dyn
Alfven wave coupled with flow-driven fluid instability in interpenetrating plasmas
分析了一个准中性等离子体以一定的恒速$v_0$通过另一个静止的准中性等离子体时的阿尔芬波。导出了描述Alfven波与流动驱动模式$ω= k v_0$耦合的色散方程，并对解进行了解析和数值讨论。由于流动的等离子体，两个反向传播的阿尔文波的通常解被大幅修改。更深刻的是在相对于磁场和等离子体流的负方向上传播的解决方案的修改。对于足够大的流速（超过静态等离子体中的阿尔芬速度），该负解可能变得非传播，频率等于零。在这种情况下，它表示电磁场的空间变化。对于更大的流速，它变成向前模式，并且它可以与正模式合并。这两种模式的合并代表了流动驱动的不稳定性的起点，具有两个复共轭解。在互穿等离子体中的阿尔芬波，从而修改和耦合的流动驱动模式和这种耦合模式被证明是增长时，流速足够大。不稳定性的能量是流动等离子体的宏观动能。由这种耦合波引起的等离子体粒子的动力学仍然与普通的阿尔芬波相似。这意味着众所周知的阿尔芬波随机加热可能会起作用，这应该额外支持阿尔芬波在日冕加热中的潜在作用。
2015-10-17 physics.plasm-ph
3D printing of gas jet nozzles for laser-plasma accelerators
最近的结果激光尾流场加速在定制的等离子体通道强调的重要性，控制气体靶的密度分布。特别是据报道，适当的密度剪裁可以导致改进的注入，加速和激光加速电子束的准直。为了实现这样的轮廓，需要创新的目标设计。为此，我们回顾了增材层制造（通常称为3D打印）的使用，以生产气体喷嘴。值得注意的是，我们比较了两种工业标准技术的性能，即选择性激光烧结（SLS）和立体光刻（SLA）。此外，我们已经使用普通的熔融沉积成型（FDM）复制基本的气体射流设计，并使用SLA和SLS更复杂的喷嘴设计。喷嘴的特点是干涉测量和用于电子加速实验的Salle Jaune太瓦激光器在Atriatoire d 'Optique Quéquée。
2016-05-05 physics.acc-ph physics.ins-det physics.plasm-ph
Axial-radial plasma transport and performance of a plasma thruster magnetic nozzle under Bohm's anomalous diffusion scaling
本研究采用全动力学PIC模型，结合玻姆型反常扩散标度研究低功率RF等离子体推力器磁喷嘴的输运与性能，发现玻姆系数临界转变区间，明确反常扩散对推力、效率等的影响，提升了与实验的吻合度。
2025-03-25 physics.plasm-ph
Bohm criterion of plasma sheaths away from asymptotic limit
鞘层入口处的等离子体出口流速受玻姆准则约束。所谓的玻姆速度调节等离子体粒子和功率排气通量的壁，它通常被部署作为一个边界条件，以排除鞘层区域中的准中性等离子体建模。在这里，玻姆标准分析是在中间等离子体制度远离以前已知的绝热定律的极限情况下和无穷小德拜长度在有限尺寸系统的渐近极限，使用各向异性等离子体的输运方程。由此产生的玻姆速度有明确的依赖于当地等离子体热通量，温度各向同性，和热力。与动力学模拟的比较表明，在等离子体鞘层过渡区的准中性弱扰动和玻姆判据适用的准确性。
2022-01-26 physics.plasm-ph
An implicit, conservative electrostatic particle-in-cell algorithm for paraxial magnetic nozzles
针对近轴磁喷管等离子体膨胀，提出一种精确守恒的隐式静电PIC算法，通过映射网格、降维速度空间、跨单元子步进及新型边界条件实现线性复杂度与显著加速。
2023-05-11 physics.plasm-ph
Charging and heat collection by a positively charged dust grain in a plasma
尘埃粒子浸入准中性等离子体中可以在几个重要的应用中发射电子。一旦电子发射变得足够强，尘埃就进入带正电的状态，在这种状态下，由于对被捕获电子的势阱效应，传统的轨道运动限制（OML）理论可能会崩溃。在所谓的OML $^+$方法中，对捕获通过边界近似进行了最小修改，以准确地预测粉尘尺寸和温度在很宽范围内的粉尘电荷和集热通量。
2014-08-16 physics.plasm-ph
Ion Temperature Effects on Plasma Flow in the Magnetic Mirror Configuration
采用等温电子和热磁化离子的准中性傍轴双流体MHD模型，研究了有限离子温度对会聚-发散磁场、磁镜或等效磁喷嘴结构中等离子体流动的影响.研究了离子加速过程，着重讨论了奇点在音速点跃迁中的作用。结果表明，音速点的规律性定义了描述等离子体从亚音速到超音速加速的全局解。得到了稳态加速解，并与含时动力学解进行了比较，证实了含时方程的解收敛于稳态解，因此是稳定的.利用Chew-Goldberger-Low模型及其推广模型分析了离子压力各向异性的影响。结果表明，镜像力（表现为垂直离子压力）增强等离子体加速。研究了电离和电荷交换对等离子体加速的作用。
2023-03-06 physics.plasm-ph
Simulation of ultracold plasma expansion in homogeneous magnetic field
Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院高温联合研究所）
通过分子动力学模拟，研究了均匀磁场中超冷钙等离子体的膨胀，发现磁场导致电荷分离和电子逃逸，形成准中性核心与厚离子壳层，并观察到离子动能各向异性，结果与实验一致。
2026-09-25 physics.plasm-ph
Fully-implicit Particle-in-Cell model of a Magnetic Nozzle with electromagnetic power deposition
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
采用1D3V全隐式Vlasov-Darwin粒子网格模型，研究右旋极化波在收敛-发散磁喷嘴中的传播，分析波加热对等离子体电势降和离子加速的影响。
2026-09-29 physics.app-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
A drift kinetic model for the expander region of a magnetic mirror
本文提出了一个热等离子体在磁喷管外自由膨胀的漂移动力学模型。这个问题涉及等离子体空间推进系统、自然环境（例如太阳风）和来自镜面磁约束聚变概念（例如气体动力阱）的扩展器区域的端部损失。该模型结合了捕获和通过轨道类型中遇到的镜面膨胀器的几何形状和映射到上游的热分布。这种边界条件和准中性要求产生$\sim5 T_e/e$的双极电位降，从而形成电子的热势垒。电子和离子的速度分布和流体力矩的模型确认与数据从一个完全的动力学模拟。最后，该模型被扩展到占人口的快速晃动离子所产生的中性束加热磁镜内，再次导致良好的协议与相应的动力学模拟。
2021-05-04 physics.plasm-ph
Ion Mix Can Invert Centrifugal Confinement
Princeton University（普林斯顿大学）
本文通过研究离子混合对离心等离子体陷阱性能的影响，提出通过调整离子种类以实现更高效的约束和性能提升。
2026-03-02 physics.plasm-ph
Fully kinetic study of facility pressure effects on RF-source magnetic nozzles
采用全动理学二维轴对称PIC模型研究设施压力对磁喷管的影响，发现当近羽流电子温度达8 eV时性能显著下降，考虑设施压力可将推力数值误差降至30%以内。
2023-10-25 physics.plasm-ph
Symmetric and asymmetric shocked gas jets for laser-plasma experiments
超音速流中的激波提供了高密度和急剧的密度梯度，例如，可用于激光等离子体加速器中的梯度注入。我们报告的参数研究的斜激波插入一个直的轴对称部分在超音速“拉瓦尔”喷嘴的末端。通过计算流体动力学（CFD）模拟研究了不同参数（如喉部直径和直段长度）的影响。冲击喷嘴的实验特性进行了比较，CFD模拟，发现是在良好的协议。然后，我们介绍了一种新设计的非对称冲击气体射流，其中直线部分只存在于喷嘴的一侧，从而提供了一个气体轮廓，可用于密度过渡注射。在这种情况下，全三维流体模拟和实验测量进行了比较，并显示出良好的协议。
2021-03-23 physics.flu-dyn physics.ins-det physics.plasm-ph
3D Plasma plume characterization of an electrodeless thruster cluster in magnetic arch configuration
研究磁拱结构中无电极推进器簇的等离子体羽流特性，用静电探针在两个正交对称平面测量相关参数，发现能提取等离子体射流，其离子能量降低，有势垒和较热电子，离子电流分布呈双峰，羽流会因磁场方向偏转。
2026-07-13 physics.plasm-ph
Electrostatic Ion Perturbations in Unmagnetized Plasma Shear Flow
研究了非磁化非等温（$T_i{\ll}T_e$）电子-离子剪切流中的静电扰动。新的物理效应，由于线性动力学的非正态性而产生的，被描述。结果表明，速度剪切诱导提取的平均流能量的声学扰动（离子声波）。介质色散的影响，上升由于违反准中性扰动，检查。结果表明，在演化过程中，离子声波转变为离子等离子体振荡。一类新的非周期性，静电扰动（与涡旋运动的离子组件），其特征在于激烈的能量交换的平均流量，也被描述。
1996-04-02 physics.plasm-ph plasm-ph
Ion kinetic effects and instabilities in the plasma flow in the magnetic mirror
采用准中性混合动力学方法研究了等离子体流中有限离子温度和离子反射对等离子体运动的影响。结果表明，在冷离子极限下，粒子的速度分布与解析理论的预言吻合得很好，该理论预言了由于磁镜的最大磁场而形成的全局加速势，从而导致跨音速离子的速度分布。对于各向同性和各向异性分布的暖离子，也得到了全局跨音速离子速度分布。部分离子反射被观察到由于磁镜的组合效应和随时间变化的波动的电位作为一个结果的波破碎和不稳定性的区域时，流体的解决方案成为多值。尽管有部分反射，通过的离子的流动仍然遵循由磁场轮廓限定的全局加速轮廓。在模拟与反射边界条件模仿等离子体源，并允许捕获和通过离子之间的过渡，跨音速加速解决方案的全球性质被揭示为等离子体排气速度，最终定义在源区等离子体密度的约束。
2022-10-24 physics.plasm-ph
Two-dimensional hybrid model of gradient drift instability and enhanced electron transport in a Hall thruster
建立了一个轴向-方位二维霍尔推力器放电模型，用于分析梯度漂移不稳定性（GDI）和GDI单独引起的跨场电子输运增强。对部分电离等离子体采用粒子-流体混合模型，其中假设准中性等离子体中存在无惯性电子流体。为了避免数值不稳定性，准确分析GDI的物理性质，提出了一种无振荡的电子流体模型势场求解方法。对一台1 kW级阳极层式霍尔推力器进行了数值模拟，给出了等离子体不稳定时的流场。在加速区和羽流区观察到了具有涡状结构的等离子体不稳定性。所产生的等离子体不稳定性增强了在通道出口周围的轴向方向和在羽流区域中的交叉场电子输运。证实了电子输运增强效应对网格收敛的影响，表明跨场电子输运增强是基于等离子体不稳定性的。此外，模拟结果与线性微扰分析的比较表明，模拟的等离子体不稳定性反映了GDI理论。结果表明，该混合模型可用于GDI的分析，GDI可增强霍尔推力器的跨场电子输运。
2021-06-01 physics.plasm-ph
Theory and simulation of anode spots in low pressure plasmas
当电极偏置到高于等离子体电位时，加速穿过相关电子鞘的电子可以显着增加电极表面附近中性物质的电离率。以前已经观察到，如果电离率足够大，双层将附着在电极表面的发光高电位等离子体（称为阳极点或火球）与体等离子体分开。在这里，阳极斑点形成的第一个2D粒子模拟的结果与描述形成过程的理论模型一起呈现。据发现，电离导致邻近电极的离子富集层的积累，在电极表面附近形成窄势阱，其捕获从电离产生的电子。当准中性区域在势阱中建立并且该区域中的密度变得足够大以违反稳态朗缪尔条件时，阳极斑点开始发生，该稳态朗缪尔条件是跨越双层的电子和离子通量之间的平衡。还提出了一个模型的稳态性能的阳极斑点，预测值的阳极斑点的大小，双层电位降，并考虑颗粒，功率和电流平衡在电极处的鞘层的形式。这些预测被认为是与所提出的模拟和以前的实验一致。
2017-08-08 physics.plasm-ph
Particle-in-cell study of the ion-to-electron sheath transition
本文用二维粒子模拟方法研究了小电极附近鞘层的形成，研究了偏压从等离子体电位以下到以上的变化。研究了五个案例：（A）在等离子体电位以下偏置超过电子温度（$T_e/e$）的电极，（B）在等离子体电位以下偏置小于$T_e/2e$的电极，（C）几乎在等离子体电位下偏置的电极，（D）在等离子体电位以上偏置超过$T_i/2e$但小于$T_e/2e$的电极，以及（E）在等离子体电位以上偏置远大于$T_e/2e$的电极。在情况（A）中，观察到电子速度分布函数（EVDF）是麦克斯韦的，具有玻尔兹曼型指数密度衰减通过离子鞘和预鞘。在情况（B）和（C）中，由于快速电子克服电极和等离子体之间的小电势差，EVDF表现出损失锥型截断。没有鞘层存在于这个制度，等离子体保持准中性的电极。EVDF截断导致类似于前鞘的密度和流速梯度。在情况（D）中，存在电子鞘，并且基本上所有离子都被排斥。这里，截断驱动的行为持续存在，但伴随着在负偏置情况下不存在的EVDF的最大值的移位。在情况（E）中，流动偏移变得更大，损失锥进一步移动到EVDF的尾部。在这种情况下，流动力矩对EVDF最大值的流动位移和损失锥截断都有重要贡献。
2016-04-27 physics.plasm-ph
Kinetic treatment of magnetized and collisionless plasma near a wall
带电粒子围绕磁力线旋转，这一特性被用来在磁约束聚变装置中约束等离子体。典型地，回转半径与系统尺寸相比是小的，并且因此回转运动可以被平均掉。由此产生的带电粒子运动紧密地跟随磁场线。在聚变装置的边缘，磁场通常以浅角度撞击在壁上。一个边界层的形式，其中的等离子体密度的变化超过了一个特征距离从壁的离子回旋半径的顺序，因为离子被吸收在他们的回旋运动。这种边界层被称为磁预鞘，并且通常是无碰撞的和准中性的。重要的是，该区域中的电场使离子回旋轨道变形，使其非圆形，从而影响离子密度分布。求解磁预鞘相当于获得自洽电场，对于该电场，净电荷密度为零。在这篇论文中，我假设一个小的磁场角和小的梯度平行于壁发展的渐近理论的磁预鞘，这是用来获得离子密度。小，但至关重要的，贡献的一部分，轨道附近的墙包括在内。为了证明理论的情况下，没有任何梯度平行于壁，我计算数值的自洽静电势假设电子密度是玻尔兹曼分布。利用该模型研究了磁预鞘特性与磁场角和离子温度的关系。得到了穿过磁预鞘的离子的分布函数，这对预测聚变装置壁面的溅射量和侵蚀量具有重要意义。
2018-11-24 physics.plasm-ph
Sheath constraints on turbulent magnetised plasmas
研究小倾角磁化等离子体鞘层对湍流边界的约束，通过尺度分离与沿场结构假设推导广义动力学 Bohm-Chodura 判据，揭示切向电场和 ExB 漂移的作用。
2024-06-24 physics.plasm-ph
Analysis of a cusped helicon plasma thruster discharge
结合实验测量与混合PIC/流体模拟，研究尖峰磁场对紧凑型螺旋波等离子体推力器壁面损失、电子温度及性能的影响，并提出结构优化方向。
2023-07-18 physics.plasm-ph
Gyrokinetic treatment of a grazing angle magnetic field
我们开发了一个回旋治疗离子在磁预鞘，靠近等离子体壁边界。我们重点关注具有小磁场与壁角$α\ll 1$（弧度）的磁性预护套。垂直于壁的特征长度，在这样的磁预鞘尺度与典型的离子拉莫尔轨道大小，$ρ_{\text{i}}$。与平行于壁的变化相关联的最小标度长度被取为穿过磁场，并且被排序为$l = ρ_{\text{i}} / δ$，其中假定为$ δ\ll 1$。假设沿磁场线的刻度长度很长，因此忽略了与该方向相关的变化。这些排序与我们在托卡马克偏滤器靶附近的预期一致。我们允许电场$\vec{E}$在垂直于电子排斥壁的方向上的强分量，在相同方向上具有强变化。电场在离子拉莫尔半径上的巨大变化使轨道扭曲，使其不是圆形的。我们解决了最低阶轨道通过识别坐标，其中包括积分常数，绝热不变量和陀螺相位，与周期性离子运动的系统与$α= δ= 0$。在极限$α\sim δ\ll 1$中，以这些新坐标为变量，得到了广义离子回旋动力学方程。我们发现另一个量，是保守的一阶，并使用此来简化的gyrokinetic方程，解决它的情况下，一个碰撞磁预鞘。假设玻尔兹曼响应的电子，一种形式的准中性方程，利用变量的变化而得。在给定入口边界条件的情况下，回旋运动方程和准中性方程给出了磁预鞘中离子的分布函数和静电势。
2017-01-16 physics.plasm-ph
Relativistic Six-Fluid Rotating-Plasma Force-Balance Equilibria for p-11B Fusion Conditions in Spherical Tori
Beijing ENN Fusion Energy Science and Technology Co., Ltd.（北京恩诺聚变能源科学与技术有限公司）；Beijing Key Laboratory of High Magnetic Field Spherical Torus Fusion Energy（北京市高磁场球环聚变能重点实验室）；Hebei Key Laboratory of Compact Fusion（河北省紧凑型聚变重点实验室）
该研究针对p-11B聚变条件，构建了球形环的相对论性六流体旋转等离子体力平衡模型，通过数值算例验证其精度，发现其平衡态与单流体托卡马克存在差异，需开展相关分析。
2026-10-14 physics.plasm-ph
Precision Air Flow Control via EHD Actuator: A Co-simulation and Control Design Case Study
本研究提出一种DBD等离子体执行器，利用EHD体积力产生科恩达射流以增强气流，通过ADRC控制策略实现精密气流控制，并在COMSOL与Simulink协同仿真中验证了其性能优于PID。
2024-02-09 cs.SY eess.SY physics.flu-dyn
Multi-domain analysis and prediction of the light emitted by an inductively coupled plasma jet
本研究针对Plasmatron X感应耦合等离子体装置，通过高速成像开展射流发光多域分析，并用高斯过程回归构建数据驱动框架，预测未知工况下的射流剖面，为高焓流相关试验与建模提供支撑。
2023-10-18 hep-ex physics.plasm-ph
Full Helicon thruster modeling
本研究为货运空间任务设计新型 Helicon 等离子体推力器，建立 0 维全局模型并结合有限元电磁与静电粒子仿真，成功模拟出功率约 1 kW、推力约 10 mN、比冲超 1000 s 的次优推力器，为后续优化与原型测试奠定基础。
2024-07-31 physics.plasm-ph
Electrohydrodynamic coupling and stochastic branching in a miniaturized ns-pulsed He plasma jet
Université Sorbonne Paris Nord（索邦巴黎北大学）；University of Patras（帕特雷大学）；University of Cyprus（塞浦路斯大学）；University College London（伦敦大学学院）；Leibniz Institute for Plasma Science and Technology (INP)（莱布尼兹等离子体科学技术研究所）
通过实验与CFD模拟，研究微米级大气压氦等离子体射流中放电与流动的耦合，发现0.3 slm流量下放电能量最高、射流准直最佳，并首次定量分析了随机分支现象。
2026-06-17 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Characteristics of monotonic sheaths near a wall with grazing magnetic incidence
本文提出GYRAZE代码，在掠入射条件下同时求解磁预鞘与德拜鞘，获取离子和电子在壁面的分布，并发现单调电势存在的临界角随电子回旋半径与德拜长度比值增加而显著增大。
2025-08-12 physics.plasm-ph
