尘埃等离子体稳态带电颗粒位形分布研究

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zb3637607
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
尘埃等离子体是由电子、离子、中性分子和大质量的尘埃颗粒组成的复杂等离子体,在宇宙空间和工业制造领域广泛存在。开展外加引力场对复杂等离子体的动力学影响研究,对多领域发展和多学科交叉均具有十分重要的科学意义。本论文采用分子动力学数值模拟方法,结合带电粒子的牛顿运动方程及周期性边界条件,研究带电尘埃颗粒的位形演变规律、稳态时振动性质、并通过静态结构因子、速度自相关函数等参数,探索了外加弱引力场及稳态后撤掉外力对复杂等离子体动力学性质的影响。通过修正的Yukawa相互作用势(包括排斥和吸引范围)描述了背景电子离子中尘埃带电颗粒之间的相互作用。外加弱引力能显著改变稳定状态下复杂等离子体的位形分布,带电粒子先相互吸引形成团簇,团簇与近邻团簇合并。即使外力在径向上高度不对称,带电颗粒最终均形成唯一的位于中心的晶体相圆形团簇,到达稳态。稳定状态时每个粒子在各自的平衡位置附近做周期性简谐振动。系统达到稳态的时间会受到所加外力的影响,随着外力强度的增加,到达稳态的时间也将减小。通过静态结构因子和速度自相关函数分析了稳态时晶体团簇的状态、位形演变过程中带电粒子之间的关联属性等。弱空间依赖的外力撤掉后,复杂等离子体中带电粒子的演变和动力学发生了显著变化。第一个稳定状态时带电粒子在外力的方向上执行同步振动。逐步减小外力,直到外力完全撤掉后,圆形团簇的尺寸保持不变,开始沿初始外力的方向运动,最终达到第二个稳定状态。此时,整个团簇停止移动,团簇中带电粒子绕团簇中心做旋转运动。详细研究发现随着外力强度的增加,到达第二稳态的时间也将增加。
其他文献
随着时代的进步,器件逐渐小型化和集成化。将热、电、光等其他形式能量转化为机械能的致动器更是如此。人们需要微致动器(micro-actuator)来实现对纳米器件单元、生物细胞组织、药物等的操纵和移动,同时要求微致动器具有可大规模生产、环境适应性、可重复性和远程无线操控等特点。新型先进纳米材料的出现为微致动器的研发提供了新的解决方案,将微致动器的研究带入了一个新的阶段。二氧化钒(VO2)是一种电子关
乳腺癌是女性中最常见的癌症,在女性中的高发病率和死亡率对公共健康构成了严重威胁。目前,对乳腺癌进行早期检测、为乳腺癌患者提供精准的治疗方案,能够有效提高乳腺癌患者的存活率。完整的乳腺癌的病理信息可为患者提供预后信息,是帮助制定治疗计划、预测患者的诊治疗效的关键,其中雌激素受体(estrogen receptor,ER)、孕激素受体(progesterone receptor,PR)、人类表皮生长因
吸波蜂窝材料具有高比强度、高比刚度等优点,广泛应用于军事、航空航天等诸多领域。吸波蜂窝材料在采用传统高速铣削加工时,存在着粉尘污染大、加工性能差、刀具寿命低等问题。超声振动切削加工作为纤维增强复合材料加工领域中越来越重要的一种加工方法,已经在芳纶蜂窝材料的切削加工中得到应用,是目前国际上公认的最高效清洁加工方式。本文引入超声振动切削加工技术并将其应用于吸波蜂窝材料的切削加工中。超声振动切削刀具是超
由于二维材料众多优异的性能,受到研究学者的极大关注。二维过渡金属硫族化合物(Two-dimensional Transition Metal Dichalcogenides,TMDCs)作为其典型的代表,在传感器、逻辑电子器件和光电器件等领域都有着独特的应用前景。而可控制备大面积、高质量的TMDCs薄膜材料则是实现其广泛应用的基础。目前主要通过化学气相沉积法(Chemical Vapor Depo
高振荡积分问题广泛地应用于科学工程与计算的各个领域中,如量子化学、流体力学、电磁散射及应用数学.问题的关键之处是要寻求高振荡积分的快速稳定的数值计算方法.由于传统的方法如Newton-Cotes和Gauss方法对求解高振荡积分都是高耗时的,所以我们必须寻求针对高振荡积分的新型高效的计算方法.目前有很多有效的数值方法例如渐近方法、Filon型方法、Levin法以及数值最速下降法.本文主要研究Bess
在众多的人工电磁表面中,频率选择表面是其中的一种,它所能起到的作用与滤波器十分的相似,它的周期结构在开放的空间中可以起到对电磁波进行滤波的作用,但是频率选择表面只能对空间中的电磁波产生滤波作用,它本身并不会对空间中的电磁波产生损耗并且产生吸收的效果,而是只能对特定频率范围、极化方向、以及某一个特定的电磁波来波入射角度具有选择某一个或者一段频率的特性。相对于传统的二维周期性频率选择表面,三维结构的吸
无线通信经过了半个世纪的发展,通信速率不断地提高,从刚开始的Kbps级增长至目前第五代通信的几百Mbps。很多新型科技的发展如VR、AI、物联网,它们的实现都是基于更高要求的通信系统。E波段作为毫米波中的一种,具有天然的优势。多个国家已经开放了E波段的频谱,但大多数研究仍处于试验阶段。随着对于通信速率需求的硬性增长,更高带宽更快速率的E波段无线通信具有很大的使用和商业价值。本次课题研究的主要目的是
化石能源作为长久以来世界能源消耗的主要来源,一直存在着不可持续与热效率较低的问题。目前,各种新能源在技术难题难以短时间攻克的局面下,暂时难以取代化石能源的地位。因此,提高化石燃料的热效率显得十分必要。近年来,纳米流体燃料的兴起为提高传统化石能源的热效率提供了一种新的方向。由于学界对以碳纳米颗粒作为纳米流体燃料添加剂的研究较少,故本文以石墨-正癸烷纳米流体燃料为研究对象,研究了其单液滴的蒸发与燃烧特
现代技术的迅猛发展,数据信息的获取和处理变得轻而易举,这意味着信息的安全性比以往面临更大的挑战。因此,防止信息泄露的信息加密方案也得到了极大的发展。其中,光学信息安全技术以其可同时处理大量数据以及可设计大容量空间密钥的优势,吸引了信息安全领域众多研究者的目光。因此,近几十年来光学图像加密技术发展十分迅猛,在信息安全领域占据了重要地位。本文首先详细介绍了光学图像加密研究的背景和意义,以及常见的几个光
大气层内的环流、微电子器件的散热以及清洁能源的燃烧等自然界和工业领域所涉及的流动与传热都可认作为不可压热流动。为了系统了解不可压热流动现象本质,掌握流动与传热之间的变化规律,通常以模拟和实验等手段研究不可压热流动。近几年,离散统一气体动理学方法的提出,为计算流体力学提供了一种新的方法。离散统一气体动理学方法(DUGKS)在不可压热流体方面没有系统的研究。基于此,本文通过数值模拟方式,以方腔内自然对