发表机构
Tsinghua University（清华大学）
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该研究基于玻尔兹曼方程与麦克斯韦方程组的标度变换建立等离子体广义相似性理论，并通过多种模拟验证其预测，揭示了等离子体的尺度不变性。
AI 中文摘要
基于玻尔兹曼方程与完整麦克斯韦方程组耦合的标度变换，建立了等离子体相似性的广义理论。通过第一性原理粒子网格法和流体模拟，在多种运行机制下验证了预测的相似性标度，包括具有双流不稳定性的无碰撞等离子体、跨越经典到相对论区域的纯电子二极管、电磁波驱动的等离子体，以及从低电离到高电离区域的放电等离子体。该广义理论揭示了等离子体在特定条件下固有的尺度不变性，其根源在于控制方程的对称性和标度变换。
英文摘要
A generalized theory of plasma similarity is established based on the scaling of the Boltzmann equation coupled with the full set of Maxwell's equations. The predicted similarity scalings are demonstrated through first-principles particle-in-cell and fluid simulations across diverse operational regimes, including collisionless plasmas with two-stream instabilities, pure electron diodes spanning the classical to relativistic regimes, electromagnetic-wave-driven plasmas, and discharge plasmas ranging from low to high ionization regimes. The generalized theory reveals the intrinsic scale-invariant nature of plasmas under specified conditions, rooted in the symmetry and scaling transformations of the governing equations.
