Longitudinal electric current in classical collisional Maxwellian plasma, inducted by transversal electromagnetic wave
采用麦克斯韦等离子体碰撞动力学方程。碰撞积分采用BGK（Bhatnagar，Gross and Krook）型。从弗拉索夫方程出发，得到了电子在横向电场大小平方律近似下的分布函数。推导了电流计算公式。这个公式包含一个一维求积。它示出，非线性导致揭示的纵向电流沿波矢量。该纵向电流垂直于已知的所谓横向经典电流。经典电流在线性分析中出现。计算了小波数情况下的纵向流。当碰撞频率趋于零时，碰撞等离子体的所有公式都通过了已知的无碰撞等离子体的相应结果。对无因次电流密度进行了图解研究。
2015-04-29 physics.plasm-ph
Metriplectic foundations of gyrokinetic Vlasov-Maxwell-Landau theory
这封信报告的metriplectic制定的碰撞，非线性全$f$电磁陀螺理论符合能量守恒和单调熵产生。在轴对称背景磁场中，环向角动量也是守恒的。值得注意的是，一个新的碰撞电流，有助于回旋麦克斯韦-安培方程和回旋电荷守恒定律，被发现。
2022-03-16 physics.class-ph physics.plasm-ph
The Collisional Particle-In-Cell Method for the Vlasov-Maxwell-Landau Equations
本文提出一种碰撞粒子云网格方法，通过正则化Landau方程变分形式构造守恒质量、电荷、动量与能量且熵增的碰撞算子离散，将碰撞效应表示为确定性有效力，无需输运-碰撞分裂，并在多种等离子体不稳定性算例中验证其有效性。
2024-03-31 cs.NA math.NA physics.plasm-ph
Random Coefficient H-mode Confinement Scalings
将碰撞Maxwell-Vlasov约束下的随机系数两阶段回归算法应用于ITER H模约束数据库。这些数据在10-30%的显著性水平上违反了碰撞麦克斯韦-弗拉索夫约束，可能是由于辐射损失。尺寸约束的缩放，$τ_E = 0.07192 M^{1/2}$ $(R/a)^{-0.221} R^{1.568} κ^{.3} I_p^{.904} B_t^{.201} \bar{n}^{0.106} P^{-0.493}$，类似于ITER 89 P，具有稍强的尺寸依赖性。
2018-03-30 physics.plasm-ph
Landau Damping in a weakly collisional regime
本文考虑弱碰撞区域下的非线性Vlasov-泊松方程，研究线性Boltzmann碰撞算子。我们证明了在这种情况下，朗道阻尼仍然发生。
2018-10-20 math.AP physics.plasm-ph
Generation of longitudinal electric current by the transversal electromagnetic field in collisional plasma
本文采用动力学Vlasov方程和BGK（Bhatnagar-Gross-Krook）碰撞积分。考虑了任意温度（即电子气体的任意简并度）的情况。从动力学Vlasov方程出发，得到了横向电磁场大小的平方律近似分布函数。推导了计算电流的公式。该公式包含一维求积。结果表明，非线性因素导致沿波矢方向的纵向电流的产生。该纵向电流垂直于在线性分析处接收的已知横向经典电流。当碰撞频率趋于零时，碰撞等离子体的所有结果都通过了已知的无碰撞等离子体的相应公式。波数的小值的情况下被认为是。结果表明，在碰撞频率趋于零时，纵向电流的接收量也符合无碰撞等离子体电流的已知相应表达式。对无量纲电流密度随波数、电磁场振荡频率和电子与等离子体粒子碰撞频率的变化规律进行了图解研究。
2015-04-12 physics.plasm-ph
The linearized Vlasov and Vlasov-Fokker-Planck equations in a uniform magnetic field
研究了均匀磁场中弱碰撞极限下的线性化Vlasov方程和线性化Vlasov-Fokker-Planck方程。在这两种情况下，我们考虑周期约束和麦克斯韦（或接近麦克斯韦）的背景。在无碰撞的情况下，横向磁场的模式，我们提供了一个精确的分解成一个可数无限家庭的驻波为每个空间模式。这些在物理学文献中被称为伯恩斯坦模，尽管这种分解并不是我们所知道的任何现有论点的明显结果。我们发现，其他模式进行朗道阻尼。在存在碰撞频率$ν\ll 1$的碰撞，我们表明，这些模式进行均匀的$ν$朗道阻尼和增强的碰撞弛豫的时间尺度$O(ν^{-1/3})$。横向于场的模式是一致稳定的，并且在时间尺度$O(ν^{-1})$上指数热化。大部分结果都是用相关Volterra方程的拉普拉斯变换分析证明的，而一个简单的情况下，Yan Guo的能量方法的碰撞算子hypoversality应用于碰撞情况下的稳定性。
2018-05-28 math-ph math.AP math.MP
Non-Perturbative Solutions to the Vlasov-Boltzmann Equation for Weakly Ionized Plasmas
针对低温等离子体 EEDF 经典模型失效问题，通过重正化群技术推导 Vlasov-Boltzmann 方程的非微扰解，预测了不同极限下的 EEDF 形式，为等离子体自组织提供热力学基础并解释了实验数据坍缩现象。
2025-07-07 physics.plasm-ph
Suppression of plasma echoes and Landau damping in Sobolev spaces by weak collisions in a Vlasov-Fokker-Planck equation
本文研究了相空间$(x,v) \in \mathbb T_x^n \times \mathbb R^n_v$中具有非线性碰撞的Vlasov-Fokker-Planck方程在弱碰撞极限下的Landau阻尼。目标有四个方面：（A）了解碰撞如何抑制等离子体回波，并使朗道阻尼与索伯列夫空间中的线性理论一致，（B）了解相位混合如何加速碰撞弛豫，（C）更好地了解等离子体如何在朗道阻尼期间返回全局平衡，（D）排除碰撞驱动的非线性不稳定性占主导地位。本文给出了线性理论在Sobolev正则性中精确所需的Knudsen数与扰动的最大大小之间的标度律的估计。我们推测这种缩放是尖锐的（对数校正），由于潜在的非线性回波在无碰撞模型。
2020-07-16 math.AP physics.plasm-ph
A DSMC-PIC coupling method for the Vlasov-Maxwell-Landau system
提出一种DSMC-PIC耦合数值框架求解Vlasov-Maxwell-Landau系统，通过随机粒子处理Landau碰撞算子并算子分裂结合PIC，在保持物理不变量和计算效率下，基准实验验证了其准确性、鲁棒性和有效性。
2025-10-25 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Transverse electric conductivity of quantum collisional maxwellian plasma
给出了量子碰撞麦克斯韦等离子体中横向介电函数和横向电导率的计算公式。采用BGK（Bhatnagar，Gross和Krook）形式的Wigner-Vlasov- Boltzmann动力学方程，在坐标空间中对碰撞积分进行处理。各种特殊情况都有详细说明。并与Lindhard公式进行了比较。
2010-05-05 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Effects of Artificial Collisions, Filtering, and Nonlocal Closure Approaches on Hermite-based Vlasov-Poisson Simulations
针对无碰撞等离子体动力学模拟中速度分辨率不足的伪影问题，对比了人工碰撞、滤波、非局域闭合三种方法，发现高阶Lenard-Bernstein超碰撞能更稳健准确地捕捉有限分辨率下的无碰撞动力学。
2025-03-19 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Instability in a magnetised collisional plasma driven by a heat flow or a current
通过求解线性化的VFP方程，证明了磁化碰撞等离子体中的热流或电流对零阶均匀磁场的圆极化横向扰动的增长是不稳定的. Braginskii（1965）输运方程在适当的极限下表现出同样的不稳定性。这与激光产生的等离子体，惯性聚变能（IFE）和密集的冷星际等离子体有关。
2020-04-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Transversal electric conductivity of quantum non-degenerate collisional plasmas
给出了电子气任意简并度下量子非简并碰撞等离子体的横向介电函数和横向电导率的计算公式。在坐标空间中，采用BGK（Bhatnagar，Gross和Krook）形式的Wigner-Vlasov-Boltzmann动力学方程和碰撞积分。各种特殊情况进行调查
2012-05-29 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Vlasov Simulations of Electron-Ion Collision Effects on Damping of Electron Plasma Waves
碰撞效应可以通过设置最小阻尼率和干扰波粒共振在等离子体波的动力学中发挥重要作用。本文对电子-离子俯仰角散射对电子等离子体波的影响进行了动力学模拟。特别是，这样的碰撞的频率和阻尼的小振幅EPWs的碰撞率和波相速度的范围内的影响进行了计算，并与理论比较。Vlasov模拟和线性动力学理论都发现电子-离子碰撞对波阻尼的直接贡献比线性化流体理论得到的结果小约2倍。据我们所知，这个简单的结果以前没有发表过。模拟已经进行了使用基于网格（弗拉索夫）的方法，基于高阶保守有限差分法离散的福克-普朗克方程描述的电子分布函数的演变。在此框架内的碰撞运营商的实施细节。这种基于网格的方法，这是不受数值噪声，是特别感兴趣的波阻尼率的准确测量。
2016-01-05 physics.plasm-ph
A Flow-Based Hybrid Approach for Kinetic Plasma Simulations: Bridging Direct Vlasov and Particle Methods
提出一种基于流的动理学等离子体模拟混合方法，通过追踪特征曲线直接计算分布函数并结合散射点积分方案，有效降低了采样噪声和计算开销，实现了更高效的GPU加速与大规模模拟。
2025-01-26 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Exact solutions of macroscopic self-consistent electromagnetic fields and microscopic distribution of Vlasov-Maxwell system
严格的数学揭示了弗拉索夫-麦克斯韦方程组的严格解不可能是零温度的数学形式。Vlasov-Maxwell系统的这一普适性质可导出自洽场E、B和流体速度u三个宏观量的封闭方程组及其精确解.自洽电磁场支配的微观分布的严格解是著名的BGK模式的普适推广，它对应于静电场的情形.
2014-02-27 physics.plasm-ph
Irreversible energy flow in forced Vlasov dynamics
最近的一篇论文[Phys.Plasmas 20，032304（2013）]将强迫线性Vlasov方程视为与湍流波动浴相互作用的单个稳定等离子体波数的准稳态的模型。这种方法在不求解非线性动力学的情况下，对可能的能量流有了一些了解。目前的工作的中心结果是，强迫线性Vlasov方程表现出渐近零（不可逆）耗散的所有订单下的失谐的强迫频率和特征频率与粒子流。我们首先证明了这一点，通过直接计算，跟踪能量流的线性（无碰撞）弗拉索夫方程的某些确切的守恒律。然后利用弱碰撞厄米矩公式详细分析了稳态解，并与数值解进行了比较。这导致了厄米能谱的详细描述，并证明在所有的订单没有耗散，补充了无碰撞弗拉索夫的结果。
2015-01-07 physics.plasm-ph physics.space-ph
Longitudinal and transversal current in collisional plasma, generated by two transversal electromagnetic waves
从碰撞等离子体动力学Vlasov方程出发，得到了在平方律近似下的电场强度分布函数。考虑了弛豫型碰撞积分，即所谓的BGK（Bhatnagar，Gross，Krook）碰撞积分。导出了任意温度（电子气体任意简并程度）下的电流计算公式。这个公式包含一个一维求积。结果表明，非线性因素导致沿波矢方向的纵向电流的出现。该纵向电流正交于在线性分析处接收的已知横向经典电流。当碰撞频率趋于零时，碰撞等离子体的所有结果都符合无碰撞等离子体的相应公式。波数的小值的情况下被认为是。结果表明，在碰撞频率趋近于零时，纵向电流的接收量也符合无碰撞等离子体电流的相应表达式。对无量纲电流量随波数、电磁场振荡频率和电子与等离子体粒子碰撞频率的变化进行了图解比较。
2015-05-27 physics.plasm-ph
An Explicit Energy-Conserving Particle Method for the Vlasov-Fokker-Planck Equation
本研究提出一种在完全离散层面保持能量守恒的Vlasov-Fokker-Planck方程显式粒子方法，通过守恒型粒子离散与带修正的二阶显式积分器实现，经等离子体基准测试验证有效。
2025-10-04 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Current-Driven Dust Ion-Cyclotron Waves in Presence of a Transverse DC Electric Fields in Magnetized Plasma with Charge Fluctuations
研究了在横向直流电场存在下，碰撞磁化尘埃等离子体中电流驱动的静电离子回旋（EIC）不稳定性。利用弗拉索夫方程自洽地导出了相应的充电方程。
2004-10-19 physics.plasm-ph
A Method for Solving Linearized Vlasov Equation for Low-Frequency Long-Wavelength Electromagnetic Modes in Inhomogeneous Plasmas
MIT（麻省理工学院）
本文提出了一种通过三个简单方程求解非均匀等离子体中低频长波电磁模线性化Vlasov方程的方法，该方法更高效且适用于理论等离子体物理研究。
2025-12-05 physics.plasm-ph
The General Solution to Vlasov Equation and Linear Landau Damping
本文导出了均匀非磁化等离子体中电子静电波的线性化弗拉索夫方程的一般解。从这个解决方案产生的准线性扩散系数是一个连续的函数的欧米茄相反，来自传统的弗拉索夫治疗。一般解也等价于等离子体正常振荡的朗道处理，因此导致了著名的朗道阻尼。
2015-10-14 physics.plasm-ph
A quantum-inspired method for solving the Vlasov-Poisson equations
由于高分辨率的要求和计算成本相对于维度的指数缩放，使用弗拉索夫方程的无碰撞（或弱碰撞）等离子体的动力学模拟通常是不可行的。最近，有人提出，矩阵乘积状态（MPS）方法，量子启发，但经典的算法，可以用来解决偏微分方程的指数加速，提供的解决方案可以被压缩，并有效地表示为MPS在一定的容许误差阈值。在这项工作中，我们探讨了MPS方法的实用性，用于解决1D 1V中的Vlasov-Poisson方程，并发现线性和非线性动力学的重要特征，如阻尼或增长率和饱和振幅，可以捕获，同时显着压缩的解决方案。此外，通过比较不同的映射到MPS的分布函数的性能，我们开发了直观的MPS表示及其行为的上下文中解决的Vlasov-Poisson方程，这将是有用的，这些方法扩展到高维问题。
2022-05-22 physics.comp-ph physics.plasm-ph
A conservative phase-space moving-grid strategy for a 1D-2V Vlasov-Fokker-Planck Equation
我们发展了一个平面几何中的Vlasov-Fokker-Planck方程的守恒相空间网格自适应策略。速度空间网格被归一化为热速度，并被大体积流体速度移位。的配置空间网格移动根据网格运动偏微分方程（MMPDE），均匀分布的监控功能，是成反比的宏观等离子体量的梯度长度尺度。网格自适应确保了碰撞不变量（质量、动量和能量）的离散守恒。保守的网格自适应策略提供了一个有效的计划，解决了重要的物理结构在相空间中，同时控制计算复杂度在任何时候。我们证明了所提出的算法的有利功能，通过一组测试用例的复杂性不断增加。
2019-03-11 physics.comp-ph 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
Microscopic structure of electromagnetic whistler wave damping by kinetic mechanisms in hot magnetized Vlasov plasmas
利用电磁场（EM）Vlasov方法模拟了磁化热电子等离子体中低频横向扰动平行于磁场传播的动力学阻尼机制。电子磁流体哨声扰动的短时间尺度阻尼和有限电子温度对其实际频率的影响的基本物理恢复，而确定性，并进行了分析。阻尼产生于全球（占主导地位的整个相空间）和更熟悉的共振电子特定的动力学阻尼机制之间的相互作用，这两种机制都保持熵，但通过在温暖的电子平衡分布的初始相干有限振幅修改上留下它们的特征签名而明显地操作。净阻尼的结果从一个确定性热化，或相位混合过程，在很大程度上补充了在较短的时间尺度，相关的短暂的湍流电磁波动的电子的共振加速。提出了一个初始横向电磁扰动的动力学模型，并将其应用于模拟哨声波相位混合过程的签名。
2022-10-25 physics.plasm-ph
Theoretical Plasma Physics
这些课堂讲稿是由艾伦N。考夫曼在他的研究生等离子体理论课程和后续专题课程（物理242 A，B，C和物理250在加州大学伯克利分校）。笔记是按照讲课的顺序写的。方程和推导是作为考夫曼提出的，但文本是一个重建考夫曼的讨论和评论。这些笔记是布鲁斯一世抄录的。科恩在1971年和1972年，以及科恩在2017年和2018年添加的文字处理，编辑和插图。该系列讲座分为四大部分：（1）无碰撞弗拉索夫等离子体（有和没有外加磁场的波和不稳定性的线性理论，Vlasov-Poisson和Vlasov-Maxwell系统，WKBJ波传播的程函理论）;（2）非线性伏拉索夫等离子体和其他问题（等离子体色散函数，Vlasov-Poisson系统的奇异解，初值问题的脉冲响应解，Gardiner稳定性定理，陀螺谐振效应，非线性波、波中的粒子捕获、准线性理论、非线性三波相互作用）;（3）等离子体碰撞和离散现象（动态摩擦和波发射的试验粒子理论，经典电阻率，试验粒子理论对多粒子现象的扩展以及玻尔兹曼和勒纳-巴列斯库方程的推导，福克-普朗克碰撞算子，一般的散射理论、非线性朗道阻尼、辐射输运和Dupree的团块理论）;（4）非均匀等离子体（绝热不变性、引导中心漂移、磁流体理论、漂移波稳定性理论介绍）。
2019-04-28 physics.plasm-ph
On stability of collisional coupling between relativistic electrons and ions in hot plasmas
本文分析了热等离子体中相对论电子与非相对论离子的碰撞耦合。发现相对论效应产生了一个新的功能：当T_e<3T_i的条件保证低温等离子体中电子和离子之间的稳定碰撞耦合时，相对论效应使T_e/T_i的稳定性上限向更高的值移动。此外，对于足够高的温度，T_{e,i} > 75 keV，相对论电子和离子之间的碰撞去耦变得不可能。
2013-02-11 physics.plasm-ph
Landau damping and the long-time collisionless limit of the Vlasov-Poisson-Landau Equation
本文研究小碰撞频率下弗拉索夫-泊松-朗道方程的朗道阻尼与无碰撞极限，提出新方法证明解的一致收敛性，推广相关结果并提供近物理侧证明。
2025-08-24 math.AP physics.plasm-ph
Nonlinear longitudinal current in degenerate plasma, arising under the influence of the transversal electromagnetic field
本文采用弛豫型BGK（Bhatnagar，Gross和Krook）碰撞积分的简并碰撞等离子体动力学Vlasov-Boltzmann方程。考虑了动力学方程、洛仑兹力和碰撞积分的电场强度大小的平方律展开。它示出，非线性导致产生的纵向电流沿波矢量。纵向电流垂直于在线性分析处接收到的已知横向经典电流。波数的小值的情况下被认为是。当碰撞频率趋于零时，碰撞通过等离子体的结果与无碰撞等离子体的结果一致。对电流密度的实部和虚部进行了图解研究。
2015-04-22 physics.plasm-ph
On the evolution of a large-amplitude, weakly-collisional electron plasma wave
Ergodic LLC（Ergodic公司）；Pasteur Labs（巴斯德实验室）；University of Michigan - Ann Arbor（密歇根大学安娜堡分校）
研究通过VPFP模拟揭示了大振幅弱碰撞等离子体波在不同阶段的演化特征，发现脱捕阶段中碰撞与波-电子相互作用导致频率偏移增强，最终波阻尼率高于兰姆阻尼率。
2026-03-11 physics.plasm-ph
Magnetic susceptibility and Landau diamagnetism of a quantum collisional Plasmas with arbitrary degree of degeneration of electronic gas
给出了电子气任意简并的量子碰撞等离子体磁化率和朗道抗磁性的动力学描述。给出了电子气任意简并的量子碰撞等离子体电导率的正确表达式（见A。V. Latyshev和A. A. Yushkanov，Mermin方法中量子碰撞等离子体的横向电导率。- Theor.和数学。物理，175（1）：559-569（2013））。
2013-06-08 physics.plasm-ph
Effect of a weak ion collisionality on the dynamics of kinetic electrostatic shocks
在严格无碰撞的静电冲击中，由于离子布居的部分反射，离子分布函数可以沿着相空间分离线发展不连续性。在本文中，我们离开严格的无碰撞制度，并提出了一个半解析模型的弱碰撞动能冲击。该模型被用来研究小，但有限的碰撞对静电冲击的影响，他们被发现平滑这些不连续性到不断增长的边界层。更重要的是，离子扩散到相空间的先前空的区域中并在其中积累，并且通过扰乱电荷平衡，导致静电势的下游振荡不断增长。我们发现，冲击的碰撞年龄是更相关的措施的碰撞效应比碰撞性，前者可以成为显着的冲击的寿命期间，即使是弱碰撞。
2019-02-06 physics.plasm-ph
A quantum algorithm for the linear Vlasov equation with collisions
提出一种量子算法，通过Fourier-Hermite展开在对偶空间中高效模拟线性化Vlasov方程（含/不含碰撞），实现系统规模的二次加速。
2023-03-06 physics.plasm-ph quant-ph
Vlasov simulation of laser-driven shock acceleration and ion turbulence
本文采用Vlasov方法，即动力学欧拉方法，模拟研究了强激光与过密等离子体相互作用激发的非线性无碰撞离子声激波和孤子。Vlasov代码的使用避免了低粒子统计的问题，并允许验证粒子在细胞中的结果。为了保证相对论区域的电荷守恒，对Vlasov方程的数值积分分裂法进行了一个简单的修正。我们表明，离子分布的影响，在激光等离子体相互作用表面产生的相对论性的“快”电子束驱动的湍流的发展。这导致在冲击波前的离子反射的发病在一个最初的冷等离子体中，只有孤子的解决方案，没有离子反射预计传播。我们给出了一个简单的分析模型来描述的湍流的发病作为一个非线性耦合的离子密度与快速电子流，考虑到相对论电子束的脉冲性质。
2016-01-06 physics.plasm-ph
On the velocity space discretization for the Vlasov-Poisson system: comparison between Hermite spectral and Particle-in-Cell methods. Part 1: semi-implicit scheme
讨论了Vlasov-Poisson方程组数值解的谱方法，其中速度空间由Hermite基分解。我们描述了一个半隐式的时间离散，相对于显式方案的数值稳定性范围的扩展。我们还介绍和讨论了人工碰撞算子的影响，这是必要的，以照顾速度空间的约束问题，不可避免的无碰撞等离子体。在二维相空间的情况下，这种方法的计算效率和成本效益的粒子在细胞（PIC）方法进行了比较。以下例子进行了讨论：朗缪尔波，朗道阻尼，离子声波，双流不稳定性，等离子体回波。埃尔米特谱方法可以实现的解决方案，是几个数量级更准确（在一小部分的成本）相对于PIC方法。
2013-12-17 physics.comp-ph 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
Axisymmetric hybrid Vlasov equilibria with applications to tokamak plasmas
本文推导了包含动能离子和无质量流体电子的混合 Vlasov 模型轴对称平衡方程，该系统由 Grad-Shafranov 方程和积分方程组成，可用于计算 tokamak 等离子体的平衡磁场和离子分布，并揭示了流体电子带来的极向电流分量。
2024-06-05 physics.plasm-ph
Variational formulations of exact and reduced Vlasov-Maxwell equations
本文综述了陀螺运动理论的基础，着重介绍了拉格朗日方法和哈密顿方法在推导非线性陀螺运动Vlasov-麦克斯韦方程组中的应用。这些简化的动力学方程描述了具有任意磁几何形状的非均匀磁化等离子体中低频电磁涨落的湍流演化。
2004-09-23 physics.plasm-ph
Finite-amplitude RF heating rates for magnetized electrons in neutral plasma
本文建立了一个理论模型，利用Vlasov-Poisson方法计算了中性等离子体中磁化电子在磁场和电场方向共线且射频频率足够高时的射频（RF）电场加热率。这一计算归结为Oberman和Shure [C. Oberman和F. Shure，Phys. Fluids 6，834-838（1963）]在低振幅极限中，当电子振荡速度远小于热速度时。对于电子耦合强度$Γ=0.15$ - $0.015$和RF场访问超冷中性等离子体实验，该模型预测温和的变化，在整个磁化强度的顺序统一的加热速率跨越数量级。在Vlasov方程中包括BGK型碰撞弛豫项的预测效果使整个磁化的加热速率降低5%或更少。
2021-04-06 physics.plasm-ph
Experimental verification of Boltzmann equilibrium for negative ions in weakly collisional electronegative plasmas
在直流多偶极室中研究了Ar-O_2弱碰撞电负性等离子体。观察到一个带负电的核和一个带正电的晕。非漂移体中负离子与电子的密度比（α）为0.43。利用离子声波的相速度和激光诱导荧光法测得的正离子的漂移速度，得到了α的分布。实验表明负离子处于玻尔兹曼平衡，温度为0.06 \pm 0.02 eV。在负电性核和正电性晕之间没有发现双层结构。
2012-03-25 physics.plasm-ph
Eulerian simulations of collisional effects on electrostatic plasma waves
等离子体中的碰撞问题是一个广泛的主题，有大量的历史文献。事实上，现实等离子体的描述是一个棘手的问题，无论是从理论和数值的角度来看，这需要在一般情况下近似原始的碰撞朗道积分的简化微分算子在降维。本文提出了一种研究碰撞等离子体中静电波传播的欧拉时间分裂算法。碰撞是通过福克-普朗克类型的一维算子，以线性和非线性形式建模的。数值代码的准确性进行了讨论，通过比较数值计算结果的分析预测时，在一些极限情况下，试图评估碰撞的影响波等离子体回波和碰撞耗散的伯恩斯坦-格林-克鲁斯卡尔波的现象。特别注意的是专门用于研究的非线性Doughnut碰撞算子，最近用来描述在一个纯电子等离子体柱的电子等离子体波的碰撞耗散。通过利用速度扩散算子的性质平滑小速度尺度，提供了一种防止欧拉算法中的收敛问题的方法。
2013-07-02 physics.plasm-ph
Effect of two temperature electrons in a collisional magnetized plasma sheath
本文用数值方法研究了双温电子碰撞磁化等离子体的鞘层结构和离子能流。低温电子用麦克斯韦分布描述，高温电子用截断麦克斯韦分布描述。已经观察到，高温电子在鞘层电势以及离子到壁的能量通量中起主要作用。鞘层中碰撞的存在对鞘层的性质具有显著影响。对这类系统的研究有助于理解等离子体表面相互作用。
2019-07-24 physics.plasm-ph
Electron and Ion Heating during Magnetic Reconnection in Weakly Collisional Plasmas
利用回旋动力学方法模拟了强磁化、弱碰撞等离子体的磁重联加热过程。对于低等离子体β的情况下，平行和垂直的相位混合强烈增强能量耗散产生电子加热。在磁重联动力学过程结束后，加热会持续很长一段时间。对于更高的β情况，离子与电子耗散率的比率增加，这表明离子加热（通过相混合）可能成为高β等离子体中重要的耗散通道。
2015-04-13 physics.plasm-ph
Unstable spectrum of a relativistic electron beam interacting with a quantum collisional plasma: application to the Fast Ignition Scenario
采用双流体模型研究了量子效应和碰撞效应对相对论电子束-等离子体系统不稳定谱的影响。应用于相对论电子束在快点火情况下的近靶中心相互作用。部分简并效应可以忽略不计，而最有影响的因素是束流温度和等离子体的电子-离子碰撞频率。后者的引入触发了一些倾斜的不稳定模式的波长远大于碰撞的。从碰撞制度的电阻之一的过渡，从而记录和发现不连续的。
2009-05-07 physics.plasm-ph
Numerical investigation of kinetic instabilities in BGK equilibria under collisional effects
Universitá della Calabria（卡拉布里亚大学）
本研究通过数值模拟探讨了BGK平衡态下碰撞效应对动能不稳定性的影响，发现碰撞率可延迟不稳定性起始，且碰撞效应显著时Hermite谱出现截止。
2025-12-12 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
Fast collisional electron heating and relaxation in thin foils driven by a circularly polarized ultraintense short-pulse laser
良好的热化，热的和致密的等离子体的创建是有吸引力的热致密物质的研究。利用粒子模拟方法研究了超强超短激光脉冲在固体铜靶中的碰撞诱导能量吸收。我们发现，在照射由一个$2\times10^{20}{\rm\,W\,cm^{-2}}$强度，$60{\rm\,fs}$持续时间，圆偏振激光脉冲，在碰撞模拟的电子迅速达到一个良好的热化分布与${\sim}3.5{\rm\,keV}$温度，而在无碰撞模拟的吸收弱几个数量级。圆极化抑制超热电子的产生，同时确保通过逆韧致辐射有效的体加热，这是一种在相对论激光强度下通常被忽视的机制。考虑碰撞电离和场电离的另一个模拟产生了类似的结果：大量电子被加热到${\sim}2.5{\rm\,keV}$，但与预设的固定电离情况相比，热化程度略低。碰撞吸收机制被发现是强大的对激光参数的变化。在固定的激光脉冲能量下，增加脉冲持续时间而不是强度导致更高的电子温度。
2020-04-28 physics.plasm-ph
A High-Order Low-Order extended moment method for the Vlasov-Darwin particle-in-cell system
本研究开发了一种耦合高阶-低阶（HOLO）的扩展隐式矩方法并应用于电磁Vlasov-Darwin模型，通过低阶系统加速高阶粒子演化的收敛，证明其能突破显式时间步长限制并准确恢复系统演化。
2025-08-11 physics.plasm-ph
Basic microscopic plasma physics unified and simplified by N-body classical mechanics
在典型的等离子体物理教科书中，对朗缪尔波的德拜屏蔽、碰撞输运、朗缪尔波的朗道阻尼以及朗缪尔波的自发发射等问题在不同的章节中进行了介绍。本文提供了一个紧凑的统一介绍这些现象，而不呼吁流体或动力学模型，但通过使用牛顿第二定律的$N$电子在一个周期性的框与中和离子背景。导出了静电势的严格方程。它的线性化和第一次平滑揭示了这个潜在的屏蔽库仑势的各个粒子的总和。平滑这个总和产生经典的伏拉索夫表达式，包括初始条件朗缪尔波的增长或阻尼的朗道轮廓计算。该理论的扩展，以适应捕获或混乱由于朗缪尔波的正确描述。在线性区，这种波的振幅被发现由朗道增长或阻尼和自发发射。使用屏蔽势，碰撞扩散系数的计算第一次通过一个收敛的表达式，包括正确的计算所有碰撞参量的偏转。屏蔽和碰撞输运被认为是电子排斥偏转的两个相关方面。
2012-11-22 physics.plasm-ph
Multi-dimensional Vlasov simulations on trapping-induced sidebands of Langmuir waves
用二维静电场Vlasov模拟方法研究了朗缪尔波的时间演化。在多波长系统中，俘获电子可以产生纵边带、横边带和斜边带。我们证明了斜边带是朗缪尔波的重要衰减通道，斜边带的增长率小于纵边带，但大于横边带。边带的增长形成了Bump-on-tailtype分布函数，导致边带的非线性增长。当边带的振幅与朗缪尔波的振幅相当时，随着纵、横波数的展宽，涡合并发生，系统最终发展为湍流状态。此外，边带的增长可以用非麦克斯韦朗道阻尼的非线性薛定谔模型（Dewar-Rose-Yin（DRY）模型）来描述。结果表明，粒子俘获引起的非线性频移在演化过程中具有重要意义，并与Vlasov模拟结果定性一致
2021-10-22 physics.plasm-ph
Vlasov Simulation of Emissive Plasma Sheath with Energy-Dependent Secondary Emission Coefficient and Improved Modeling for Dielectric Charging Effects
采用一维VlasovPoisson数值模拟程序研究了考虑电子感生次级电子发射（SEE）和背散射的等离子体鞘层。在等离子体模拟中，一般认为单粒子效应系数为常数，本文建立了改进的带电介质壁单粒子效应模型，该模型考虑了壁面充电对单粒子效应系数的影响以及单粒子效应系数的能量依赖性。详细研究了在等离子体模拟中实现上述SEE模型的相关算法。结果表明，随着负壁电荷量的增加，单粒子效应系数增大，而负壁电荷量的增加又降低了发射鞘层电位。与经典发射鞘层理论所预言的线性关系相反，鞘层势是等离子体电子温度的非线性函数，且与能量有关。结合壁电荷效应和SEE系数能量依赖性的模拟表明，在高的等离子体电子温度水平下，鞘层电位和表面电荷饱和，形成空间带电的有限鞘层。此外，还对动力学模拟中实现后向散射的不同算法进行了测试和比较。通过有效的SEE系数将背散射电子转换为次级电子，对鞘层性质几乎没有影响。模拟结果表明，是相称的升级鞘理论的预测。
2022-09-20 physics.plasm-ph
A Deep Dive into the Distribution Function: Understanding Phase Space Dynamics with Continuum Vlasov-Maxwell Simulations
在无碰撞和弱碰撞等离子体中，粒子分布函数是一幅丰富的基础物理挂毯。然而，实际上利用粒子分布函数来理解弱碰撞等离子体的动力学是具有挑战性的。相关的方程系统，即Vlasov-Maxwell-Fokker-Planck（VM-FP）方程系统，难以数值积分，并且传统方法如粒子网格法将计数噪声引入分布函数。在这篇论文中，我们提出了一个新的算法来离散VM-FP方程组，以研究动力学区域中的等离子体。采用间断Galerkin（DG）有限元方法进行空间离散，采用三阶强稳定性Runge-Kutta方法进行时间离散，得到了等离子体时空分布函数的精确解。我们都证明了数值方法保留了VM-FP系统的关键物理特性，如能量守恒和热力学第二定律，并以数值方式证明了这些特性。这些结果的背景下，在历史上的DG方法。我们讨论了算法的重要性是别名的自由，一个必要条件，推导出稳定的DG计划的动力学方程，以保持隐式的守恒关系嵌入在粒子分布函数，和计算有利的实施方式，使用一个模式，正交基础比较传统的DG方法应用于计算流体动力学。最后，我们演示了如何高保真表示的分布函数，结合新的诊断，允许详细分析的基本等离子体过程，如无碰撞冲击中的碰撞机制。
2020-05-27 astro-ph.SR cs.NA math.NA
