نویسندگان

• مینا جمشیدی
• مرجان چابک سوار
• سحر درویش ملا
• محمودرضا روحانی
• حسین حکیمی پژوه

دانشگاه الزهرا

چکیده

  در این مقاله میرایی غیر خطی لانداؤ و تولید مد BGK در پلاسمای غیر مغناطیده توسط شبیه سازی ذره‌ای بررسی می‌شود. بدین منظور محیط پلاسما که شامل الکترون‌ها و یون‌ها است به صورت ذره‌ای شبیه سازی شده است. یون‌ها به دلیل اینرسی زیاد زمینه ثابتی را تشکیل می‌دهند، در حالی که الکترون‌ها به صورت ذره‌ای در نظر گرفته شده و دینامیک آنها از طریق حل معادله نیوتن به دست می‌آید. در ناحیه غیر خطی پدیده به دام افتادن ذرات در چاه پتانسیل موج مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که در آستانه ظهور اثرات غیر خطی، ذرات به دام افتاده عامل توقف میرایی خطی لانداؤ می‌باشند و در نتیجه این فرآیند، دامنه موج الکتروستاتیک حول مقدار تقریباً ثابتی شروع به نوسان می‌کند. اثربرخورد بین ذره‌ای به وسیله وارد کردن مدل ساده‌ای برای جمله برخوردی در کد شبیه سازی بررسی گردیده که نتایج آن با نظریه در تطابق کامل است. همان طور که انتظار می‌رفت برخورد بین ذرات باعث میرایی برخوردی امواج الکتروستاتیک می‌شود همچنین نرخ این میرایی متناسب با فرکانس برخورد است.

کلیدواژه‌ها

• شبیه سازی ذره‌ای
• میرایی غیر خطی لانداؤ
• به دام افتادن ذرات
• برخورد بین ذره‌ای

عنوان مقاله [English]

PIC Simulation of nonlinear Landau damping in the collisionless and collisional plasma

نویسندگان [English]

• M Jamshidi
• M Chaboksavar
• S Darvish Molla
• MR Rouhani
• H Hakimi Pajouh

چکیده [English]

  In this article, non-linear Landau damping and generation of BGK mode in non-magnetized plasma are studied by using particle simulation. As plasma environment consists of electrons and ions, it is simulated by particle method and it is supposed that ions are considered as a motionless background. On the other hand, electron’s dynamic is obtained from solving Newton’s equation and the electrons are supposed as particles. In the non-linear region, trapping of particles in potential well is investigated. These trapped particles account for stopping linear landau damping and entering to the non-linear region, and as a result of this process, the amplitude of electrostatic wave oscillates around an approximately constant magnitude. The effect of collision between particles has been studied with the help of a simple model for the collision term in the simulation code and the result of the simulation code with the theoretical result is compatible. For this purpose, it is expected that the exponential damping of electrostatic waves is due to the collision, and the ratio of this damping is in proportion with collision frequency.

کلیدواژه‌ها [English]

• nonlinear Landau damping
• non-magnetized plasma
• particle simulation