等离子体物理与技术chp8.pptx

等离子体物理与技术Plasma Physics and Technology;本章主要内容;等离子体的三种研究方法 单粒子方法（微观） 流体力学方法（宏观） 动理学方法（微观的统计方法）;从流体力学方法的连续性方程出发类比 等离子体周围所有的电极附近都会形成鞘层 动理学的两种模式 把单个粒子看成更细的“Vlasov沙子”，空间分布具有连续性，便于理论分析 把多个单粒子打包视为“超粒子/宏粒子”，便于计算机模拟计算;从流体力学方法的连续性方程出发类比 分布函数的衍生物理量;Vlasov方程 从连续性方程出发;Vlasov方程的特性 总粒子数守恒 任意总能量的函数，都是Vlasov方程的解 粒子密度f大小不随粒子运动轨迹变化（f函数会变化） Vlasov系统的熵不变（当时间反转时，方程维持不变）;流体方程与Vlasov方程的关系 流体方程是Vlasov方程的0阶、1阶、2阶…n阶矩方程 假设了f函数在全空间维持不变 ;问题引出 虚阴极的形成 自由电子与俘获电子 如何确定相空间分布？ 如何确定虚阴极位置和虚阴极的电位？ 基本方程 Vlasov方程 Poisson方程 ;相空间分布函数 构造思路;相空间分布函数;相空间分布函数 虚阴极与阳极间的相空间分布函数f;虚阴极位置 解Flasov方程与Poisson方程;虚阴极位置 计算机数值求解 ;基本方程;基本思想;宏粒子/超粒子;采用网格离散电磁场的好处: 进一步减小计算量(不再求解库仑定律) 回避求解库仑定律遇到的奇异点问题 ;Particle-in-cell（一维）;基本方程演变及其离散 电场的Poisson方程 带电粒子运动方程 跳步法求解;推进流程;相空间-以钟摆运动为例-类比到电子运动;案例：有界等离子体中的电流(1) 二极管 热发射 空间电荷限制流;案例：有界等离子体中的电流(2) 相空间分布和虚阴极 ;案例：有界等离子体中的电流(3) 虚阴极位置间歇振荡现象 ;案例：有界等离子体中的电流(4) 中间电位值、总电流随时间变化; 谢 谢