Kinetička simulacija ekspanzije vakuumske plazme izvan granica „plazma aproksimacije”
Sažetak
Uvod/cilj: Jedan od ključnih pristupa rešavanju čitave klase problema moderne fizike plazme jeste takozvana aproksimacija plazme. Najopštije se definiše kao teorijski pristup izračunavanju električnog polja sistema naelektrisanja pod uslovom električne kvazi-neutralnosti. Cilj ovog rada jeste da uporedi rezultate numeričke simulacije kinetičkih procesa širenja kvazineutralne zgusnute plazme sa analitičkim rešenjem sličnog kinetičkog modela ali u aproksimaciji plazme.
Metode: Rezultati su dobijeni metodama determinističkog modelovanja zasnovanim na numeričkom rešenju Vlasov-Poasonovog sistema jednačina.
Rezultati: Predstavljeno poređenje analitičkih izraza za rešavanje kinetičkih jednačina u aproksimaciji plazme, kao i numerička rešenja Vlasov-Poasonovog sistema jednačina, ubedljivo pokazuju ograničenja aproksimacije plazme u nekim važnim slučajevima razmatranog problema raspadanja formacija plazme.
Zaključci: Teorijski rezultati ovog rada od velikog su značaja za razumevanje nedostataka aproksimacije plazme do kojih može doći prilikom praktične primene kompjuterske fizike plazme.
Reference
Anders, A. 1997. Ion charge state distributions of vacuum arc plasmas: The origin of species. Physical Review E, 55(1), pp.969-981. Available at: https://doi.org/10.1103/physreve.55.969
Baitin, A.V. & Kuzanyan, K.M. 1998. A self-similar solution for expansion into a vacuum of a collisionless plasma bunch. Journal of Plasma Physics, 59(1), pp.83-90. Available at: https://doi.org/10.1017/s0022377897005916
Bugaev, S.P., Litvinov, E.A., Mesyats, G.A. & Proskurovskiĭ, D.I. 1975. Explosive emission of electrons. Soviet Physics Uspekhi, 18(1), pp.51-61. Available at: https://doi.org/10.1070/pu1975v018n01abeh004693
Chen, F.F. 1984. Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion. New York, NY: Springer. Available at: https://doi.org/10.1007/978-1-4757-5595-4
Dorozhkina, D.S. & Semenov, V.E. 1998. Exact Solution of Vlasov Equations for Quasineutral Expansion of Plasma Bunch into Vacuum. Physical Review Letters, 81(13), pp.2691-2694. Available at: https://doi.org/10.1103/physrevlett.81.2691
Gurevich, A.V., Pariiskaya, L.V. & Pitaevskii, L.P. 1966. Self-similar motion of rarefied plasma. Soviet Phisics JETP, 22(2), pp.449-454 [online]. Available at: http://jetp.ras.ru/cgi-bin/dn/e_022_02_0449.pdf [Accessed: 5 April 2022].
Kozhevnikov, V., Kozyrev, A., Kokovin, A. & Semeniuk, N. 2021. The Electrodynamic Mechanism of Collisionless Multicomponent Plasma Expansion in Vacuum Discharges: From Estimates to Kinetic Theory. Energies, 14(22), art.ID:7608. Available at: https://doi.org/10.3390/en14227608
Knorr, G., Joyce, G. & Marcus, A. 1980. Fourth-order Poisson solver for the simulation of bounded plasmas. Journal of Computational Physics, 38(2), pp.227-236. Available at: https://doi.org/10.1016/0021-9991(80)90054-6
Nishikawa, K. & Wakatani, M. 1990. Basic Properties of Plasma. In: Plasma Physics, 8, pp.6-13. Springer, Berlin, Heidelberg: Springer Series on Atoms+Plasmas. Available at: https://doi.org/10.1007/978-3-662-02658-8_2
Vlasov, A.A. 1968. The vibrational properties of an electron gas. Soviet Physics Uspekhi, 10(6), pp.721-733. Available at: https://doi.org/10.1070/pu1968v010n06abeh003709
Zubarev, N.M., Kozhevnikov, V.Y., Kozyrev, A.V., Mesyats G.A., Semeniuk, N.S., Sharypov, K.A., Shunailov, S.A. & Yalandin, M.I. 2020. Mechanism and dynamics of picosecond radial breakdown of a gas-filled coaxial line. Plasma Sources Science and Technology, 29(12), art.ID:125008. Available at: https://doi.org/10.1088/1361-6595/abc414
Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:
Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:
- Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
- Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
- Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).