Iонна сила опору, що дiє на заряджену макрочастинку в беззiткнювальнiй плазмi
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe58.03.0228Ключові слова:
ion drag force, collisionless plasma, binary collision approachАнотація
Проблема обчислення iонної сили опору, що дiє на заряджену макрочастинку в потоцi беззiткнювальної плазми, дослiджується на основi прямого чисельного розв’язку системи кiнетичних рiвнянь Власова для компонент плазми. Розглянуто процес обтiкання сферичної мiкрочастинки рiвномiрним потоком плазми. Розрахунки проводяться для рiзних розмiрiв частинок та рiзних значень швидкостi потоку плазми. На основi отриманих результатiв, дослiджується вплив розмiру частинки на величину iонної сили опору. Показано, що коли розмiр частинки набагато менший за довжину Дебая в плазмi, iонну силу опору можна обчислити з гарною точнiстю за допомогою вiдомої теорiї парних зiткнень. Для обчислення iонної сили опору у випадку, коли розмiр частинки стає порiвняним iз довжиною Дебая в плазмi, запропоновано модифiковану теорiю парних зiткнень. Показано, що результати, отриманi шляхом чисельного розв’язку кiнетичних рiвнянь, добре узгоджуються iз результатами, якi отриманi за допомогою модифiкованої теорiї парних зiткнень.
Посилання
<li> M.S. Barnes, J.H. Keller, J.C. Forster, J.A. O'Neill, and D.K. Coultas, Phys. Rev. Lett. 68, 313 (1992). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.313">https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.313</a></li>
<li> G.E. Morfill, H.M. Thomas, U. Konopka, H. Rothermel, M. Zuzic, A. Ivlev, and J. Goree, Phys. Rev. Lett. 83, 1598 (1999). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.1598">https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.1598</a></li>
<li> S.V. Vladimirov and N.F. Cramer, Phys. Rev. E 62, 2754 (2000). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevE.62.2754">https://doi.org/10.1103/PhysRevE.62.2754</a></li>
<li> N. D'Angelo, Phys. Plasmas 5, 3155 (1998). <a href="https://doi.org/10.1063/1.873042">https://doi.org/10.1063/1.873042</a></li>
<li> A.V. Ivlev, D. Samsonov, J. Goree, G. Morfill, and V.E. Fortov, Phys. Plasmas 6, 741 (1999). <a href="https://doi.org/10.1063/1.873311">https://doi.org/10.1063/1.873311</a></li>
<li> S.A. Khrapak and V.V. Yaroshenko, Phys. Plasmas 10, 4616 (2003). <a href="https://doi.org/10.1063/1.1621398">https://doi.org/10.1063/1.1621398</a></li>
<li> V.N. Tsytovich, Phys. Usp. 40, 53 (1997). <a href="https://doi.org/10.1070/PU1997v040n01ABEH000201">https://doi.org/10.1070/PU1997v040n01ABEH000201</a></li>
<li> S.A. Khrapak, A. Ivlev, and G. Morfill, Phys. Rev. E 64, 046403 (2001). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevE.64.046403">https://doi.org/10.1103/PhysRevE.64.046403</a></li>
<li> S.A. Khrapak, S.K. Zhdanov, A.V. Ivlev, and G.E. Morfill, J. Appl. Phys. 101, 033307 (2007). <a href="https://doi.org/10.1063/1.2464187">https://doi.org/10.1063/1.2464187</a></li>
<li> L. Patacchini and I.H. Hutchinson, Phys. Rev. Lett. 101, 025001 (2008). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.025001">https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.025001</a></li>
<li> A.V. Filippov, A.G. Zagorodny, A.I. Momot, A.F. Pal', and A.N. Starostin, JETP 108, 497 (2009). <a href="https://doi.org/10.1134/S1063776109030145">https://doi.org/10.1134/S1063776109030145</a></li>
<li> M.D. Kilgore, J.E. Daugherty, R.K. Porteous, and D.B. Graves, J. Appl. Phys. 73, 7195 (1993). <a href="https://doi.org/10.1063/1.352392">https://doi.org/10.1063/1.352392</a></li>
<li> S.A. Khrapak, A.V. Ivlev, G.E. Morfill, and H.M. Thomas, Phys. Rev. E 66, 046414 (2002). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevE.66.046414">https://doi.org/10.1103/PhysRevE.66.046414</a></li>
<li> S.A. Khrapak, A.V. Ivlev, G.E. Morfill, and S.K. Zhdanov, Phys. Rev. Lett. 90, 225002 (2003). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.90.225002">https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.90.22500</a></li>
<li> S.A. Khrapak, A.V. Ivlev, S.K. Zhdanov, and G.E. Morfill, Phys. Plasmas 12, 042308 (2005). <a href="https://doi.org/10.1063/1.1867995">https://doi.org/10.1063/1.1867995</a></li>
<li> T. Bystrenko and A. Zagorodny, Phys. Lett. A 299, 383 (2002). <a href="https://doi.org/10.1016/S0375-9601(02)00661-8">https://doi.org/10.1016/S0375-9601(02)00661-8</a></li>
<li> H.M. Mott-Smith and I. Langmuir, Phys. Rev. 28, 727, (1926). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRev.28.727">https://doi.org/10.1103/PhysRev.28.727</a></li>
<li> U. de Angelis, Physica Scripta 45, 465 (1992). 19. J.E. Allen, Physica Scripta 45, 497 (1992).</li>
<li> J.E. Allen, Physica Scripta 45, 497 (1992).</li>
<li> J.E. Allen, B.M. Annaratone, and U. de Angelis, J. Plasma Physics 63, 299 (2000). <a href="https://doi.org/10.1017/S0022377800008345">https://doi.org/10.1017/S0022377800008345</a></li>
<li> C.T.N. Willis, M. Coppins, M. Bacharis, and J.E. Allen, Phys. Rev E 85, 036403 (2012). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevE.85.036403">https://doi.org/10.1103/PhysRevE.85.036403</a></li>
<li> I.L. Semenov, A.G. Zagorodny, and I.V. Krivtsun, Phys. Plasmas 18, 103707 (2011). <a href="https://doi.org/10.1063/1.3646918">https://doi.org/10.1063/1.3646918</a></li>
<li> I.L. Semenov, A.G. Zagorodny, and I.V. Krivtsun, Phys. Plasmas 19, 043703 (2012). <a href="https://doi.org/10.1063/1.3701556">https://doi.org/10.1063/1.3701556</a></li>
<li> H. Sugimoto and Y. Sone, Phys. Fluids A 4, 419 (1992). <a href="https://doi.org/10.1063/1.858313">https://doi.org/10.1063/1.858313</a></li>
<li> L. Mieussens, J. Comput. Phys. 162, 429 (2000). <a href="https://doi.org/10.1006/jcph.2000.6548">https://doi.org/10.1006/jcph.2000.6548</a></li>
<li> P. Persson and G. Strang, SIAM Review 46, 329 (2004). <a href="https://doi.org/10.1137/S0036144503429121">https://doi.org/10.1137/S0036144503429121</a></li>
<li> P. Batten, C. Lambert, and D.M. Causon, Int. J. Num. Methods Eng. 39, 1821 (1996). <a href="https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0207(19960615)39:11<1821::AID-NME929>3.0.CO;2-E">https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0207(19960615)39:11<1821::AID-NME929>3.0.CO;2-E</a></li>
<li> E.F. Toro, Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics: A Practical Introduction (Springer, Berlin, 2009). <a href="https://doi.org/10.1007/b79761">https://doi.org/10.1007/b79761</a></li>
<li> O.C. Zienkiewicz and R. L. Taylor, The Finite Element Method: The Basis (Butterworth-Heinemann, Oxford, 2000).</li>
<li> J.E. Daugherty, R.K. Porteous, M.D. Kilgore, and D.B. Graves, J. Appl. Phys. 72, 3934 (1992). <a href="https://doi.org/10.1063/1.352245">https://doi.org/10.1063/1.352245</a></li>
</ol>
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
