Investigation
of damping of non-linear large amplitude Langmuir oscillations via computer
simulation
Manuscript.
Thesis for a candidate's
degree by speciality 01.04.04 - physical electronics. - Institute of
Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 1999.
Summary
The thesis is dedicated
to clarifying the mechanisms of damping of large amplitude Langmuir
oscillations in a collisionless plasma. There are considered the peculiarities
of electron oscillations in different geometrical systems such as a
transversely bounded plasma consisting of positive and negative ions;
a non-equilibrium plasma layer; boundless homogeneous and inhomogeneous
plasmas. It is showed that the electrical field of Langmuir oscillations
of a cold plasma contains a time-independent component leading to a
movement of ions. In case of a plasma layer in the central part of it,
they start to move to the centre of the layer, despite the fact that
the layer, as a whole, has a positive charge. This results in intersection
of electron trajectories after a while, i.e. a one-dimensional turbulence
develops in the system. In a cold plasma electron trajectories cross
at any amplitudes of initial perturbation. It is pointed out that there
is a major difference between the turbulization of Langmuir oscillations
under study and the modulation instability in a warm plasma. The formula
for time of intersection is obtained. To study a possible aperiodic
heating of plasma electrons in the electrical field of strong Langmuir
oscillations having energy exceeding the thermal plasma energy, it is
proposed a new computational method. It permits to differentiate the
physical and non-physical (numerical) growth of temperature.
Key words: plasma,
Langmuir oscillations, turbulization, computer simulation, time of intersection,
self-focusing.
Publications List
- Коваленко А.В.,
Коваленко В.П., Солошенко И.А., Таранов В.Б., Шамрай К.П. Самофокусировка
квазинейтральных синтезированных пучков положительных и отрицательных
ионов // Физика плазмы. - 1992. - Т. 18, №4. - С. 529-535.
- Коваленко А.В.,
Коваленко В.П., Кравченко А.Ю., Чутов Ю.И. Одномерная сильная ленгмюровска
турбулентность в пространственно ограниченном плазменном слое
// Украинский физический журнал. - 1992 - Т. 37, № 6 - C. 851-853.
- Коваленко А.В.,
Коваленко В.П., Кравченко А.Ю., Чутов Ю.И. Динамика неравновесного
плазменного сгустка // Физика плазмы. - 1993. - Т. 19, №2. - С.
279-287.
- Kovalenko A.V.,
Kovalenko V.P. Langmuir Oscillations in a Cold Inhomogeneous Plasma
// Physical Review E. - 1996. - V.52, #3. - P. 4046 - 4050.
- Kovalenko A.V.,
Kovalenko V.P. Turbulization of nonlinear Langmuir Oscillations
in a cold plasma // Physics of Plasmas. - 1997 - V.4, #9. - P.
3200 - 3203
- Kovalenko A.V.,
Kovalenko V.P., Soloshenko I.A. Taranov V.B. Shamrai K.P. Collapse
of Ion-Ion Plasma // 20 International Conference on Phenomena
in Ionised Gases. I1 Ciocco, 8th-12th July, Contrib. pap. 1, Pisa,
Italy, 1991, P.232-233.
- Чутов Ю.И.,
Коваленко В.П., Коваленко А.В. Расширение в вакуум заряженных плазменных
сгустков // Физика низкотемпературной плазмы. Материалы VIII Всесозной
конференции. часть I. Минск. - 1991. - С. 155-156.
- Чутов Ю.И.,
Коваленко В.П., Кравченко А.Ю., Коваленко А.В. Динамика бесстолкновительной
плазмы в неравновесных плазменных сгустках // Взаимодействие электромагнитных
излучений с плазмой. Тезисы докладов 6 Всесоюзной конференции. Душанбе.
- 1991. - С. 140.
- Коваленко А.В.,
Коваленко В.П. Взаимодействие стоячих ленгмюровских волн и ионов
в холодной плазме // Тезисы докладов XXV Звенигородской конференции
по физике плазмы и УТС. - 1998. C. 166.
- Коваленко А.В.,
Коваленко В.П. Энергообмен между локализованным ленгмюровским возмущением
и плазменными электронами // Тезисы докладов XXVI Звенигородской
конференции по физике плазмы и УТС. - 1999. C. 226.
|