二維塵埃等離子體中馬赫錐機(jī)理的研究.pdf

1、塵埃等離子體也叫做復(fù)雜等離子體，它是一種由亞微米到微米量級(jí)的塵埃顆粒沉浸在電離氣體中組成的復(fù)雜系統(tǒng)。塵埃等離子體廣泛的存在于星際空間和實(shí)驗(yàn)室各種氣體放電實(shí)驗(yàn)中，人們可以直接用肉眼觀察到塵埃顆粒的運(yùn)動(dòng)。近些年來(lái)，全世界范圍內(nèi)對(duì)塵埃等離子體的研究呈現(xiàn)出穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)。但是人們關(guān)注塵埃等離子體的目的卻不盡相同。在磁約束核聚變和半導(dǎo)體芯片加工領(lǐng)域，人們研究塵埃等離子體的目的是要避免其在實(shí)驗(yàn)和加工過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)。然而在星際空間中和實(shí)驗(yàn)室條件

2、下，塵埃顆粒的存在卻經(jīng)常給人們帶來(lái)新奇的物理現(xiàn)象，馬赫錐就是其中比較有代表性的現(xiàn)象之一。 本文旨在研究二維塵埃等離子體中的馬赫錐現(xiàn)象。首先，我們?cè)诘诙轮欣昧黧w模型和準(zhǔn)局域電荷近似(QLCA)模型模擬了運(yùn)動(dòng)的試探粒子與二維塵埃等離子體之間的相互作用過(guò)程，研究試探粒子運(yùn)動(dòng)在二維塵埃等離子體中產(chǎn)生的“V”型馬赫錐的特性，同時(shí)也研究了試探粒子在飛行過(guò)程中的損失能量，特別是研究了塵埃等離子體的強(qiáng)耦合效應(yīng)、放電氣壓及試探粒子的飛行高度對(duì)

3、試探粒子能量損失的影響。發(fā)現(xiàn)隨著耦合常數(shù)的增加，試探粒子的能量損失明顯地增加。另外我們還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)入射粒子和塵埃層之間耦合比較弱的時(shí)候，QLCA模型和分子動(dòng)力學(xué)模型吻合的很好。 其次，在第三章中，我們利用流體模型理論來(lái)研究外磁場(chǎng)對(duì)激光誘導(dǎo)二維塵埃等離子體中馬赫錐現(xiàn)象的影響。數(shù)值模擬結(jié)果表明，塵埃擾動(dòng)密度的馬赫錐圖像呈現(xiàn)出非對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象，這是由于一個(gè)垂直于塵埃平面的外磁場(chǎng)對(duì)帶電的塵埃顆粒產(chǎn)生的洛侖茲力而導(dǎo)致的。結(jié)果還發(fā)現(xiàn)這種非對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象不