Самосогласованная теория неравновесных распределений частиц в турбулентной плазме тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

1 I: л-

¡{а красах рджшноа ВДК 533.3

ЗР2ШШ Сергей йлексаггдрсшч

сояосашсоеппидя теория першмвесшк ттш.тт частвд в тзрбнлебшл яши

(01.04.08 - фнзппа н хккия шизж)

АВТОРЕСЕРЙТ дасссртацяя на сскскашв цчепой ствпепи доктора оязиво-аатенатпчссвях панк

Иосква - 1992

Работа ттол;с!:а в Физической тсгятдте внеин П.Н.Яабсдсва Рсссяйсйсй (какешот р-аци

О^нциаяънкс оппопеитв:

доктор Сйзико-матеЕатзчзсккя иадя

Ппяраоо Н.Е. (ППТйИ. йзсква)

доктар физгжо-катаааткческих иауи

Петвпаташи В Л. (ПАЗ, йссква)

контор Фпзико-катецатнческнк иаак, профессор

Рукдас ft.fi. (ЙООЙЙ. Нестза)

Бзяазаа организация: Фазнко-тскпкчаскмл аистятцт» г.Харьков

Зачита состоится

в Мл-йй час. ка заседания Спецкаякзгфазашого ссвота Л 002.39.03 Физического ¡шститута ик.П.Н.Лебедева РАН по адреса: Москва, 117924, Легвшскнй нрсспсит, 53.

С диссертацией ножно озяаконнться з библиотеке ^взаческого инститдта ия.ПЛ.Лебедева РПИ

Эчекнй секретарь Совета

доктор физико-ватекатических вадк,профессор

О.Горбцноз

-г -

I. Ой^аа характеристика работы.

Актуальность теин. Нензотериичвская плазка вироко распространена в природе в часто встречается в лабораторная исследованиях. В частности, с шшкой из горячих электронов к сравнительно хо-лоднкх копоз приходится кяеть дело с установках с кагиктгши идерка-к::ги, в акспсряздитах по взадаздействн» лазерного взяцчшш с вещество*.', в яряинх сильноточных разрядах. а такке при исследовании взаимодействия возник полей с газоразрядной нлазной. Обйеизвестно, что свойства такой плазма в сильных электромагнитных полая в значительной «ере определяйте« ианно-звукоБОй тщзбцяеитиостьп (НЗТ). С развитнен НЗТ связшаст такие явления кап анокальное сопротивление, тарбзлентний нагрев электронов п конов, образование горячих ионов к замедление образования цСегавщкк злектронов. Каздое из эткх ясле-5шй составляет предцот самостоятельного изучения и давно привлекает шзшаииг специалистов.

Родстосинай крдг вопросов, когориЯ актуален в связи с нееяедо-ванияий нсетотсршческое плазцв, относится к теории ее отклика на воздействие эдеитрокагкигнах полей. Пря этой, интерес представляет теория распределений частиц, форнирдгздахся в авазке с ЙЗТ при воздействия высокочастотных полей, теория аноиального проникновенна полей вглубь плазыы к теория устойчивости квазкетационарного состояния ке«готерхячсс1шй плазма.

Ииеа в виду приложения теории НЗТ к описании такик явлений как нагрев и ддерЕание ялазкк в иаппшшх лозинках, пересоедянекие си-лосих линий ыапшткого пола и распространение фронта бесстодкно-вктелькой ядарней волгш поперек иагннгногс поля, представляется ак-таальиой задача ее разработки для описания аномальных свойств каг-нитоакгашой плазш.

- 3 -

Цели н задачи исследования. Основная цель диссертация - построение самосогласованной нелинейной теории образованна горятая ионов, зводяция распределения злектрсяоз и образозапий бистрss электронов, а таксе разработка теория взаимодействия вяскннх иасо-кочастотннх и кзадистаццекарннх электромагштшх полей е. иезакагпя-ченпой и ыагнатоакттаной нвизотгркической пяазиой о услов:ш поз-бцгдеянз ионао-звдповой нгдстопчггаостя.

На пути к этой цели рзвалнсь слскдэцзе сскогпше задачи:

1) построение нелинейной самосогласованной теория эволпцп?! распределений электронов я коноз я снектра НЗТ.

2) изучение сильно неразновеснах квазнстацгтпаршга раегтреяеяе-тй электронов в плотных и кеодиородют апазчзк.

3) построения теории оораярованкл сильно неравновесиях распрз-дедеикй электронов при аномальной поглоценж! внсокочастотшгх электромагнитная пожей я плазис с развитой НЗТ.

4) исследование процессов аномального топяоперепоеа, тярбд-леитпого нагрева части н его птакне на спектр тцрбрентностн а иагнктоактиоаоа плазке.

На защита вивоезтея сдеддгзяе оснознао пояэяензя, ояредедяэтдее паучнда повнёну полученных в диссертация результатов и отвечало новоид перспективному наичноая направленна з области Охзнкя плазкз -саыо согласованной явлииейной тгор;т атяа керазяозегянх ргеяределений частиц в турбулентной плазие:

1. Развита самосогласованная теория пагреза pesonancirax конов и спектра НЗТ, учитывавшая одновременно' индицированное рассеяние ионно-звдковнх волн на тепловзх конах и черенвовсиое взаийодействие воля с нонамя и аяектронаян. Показано, что вследствие квазилинейной релаксации резонансных конов они попадает из теория спектра ИЗТ н аномального переноса, если затихание

опика на иня не шляется главней. Б дсловиях. когда такое sargxa-гшс ceiiös большое. око определяет вровень тирбдленткых щшов и злак'сро'.пшй перенос. В неоднородной няезие с больииы затаханиеа иа горячих попах найдеяк величины аномальных эдектрояшгх потоков зарада и тепла.

2. fijjя плозия, в которой частота иан-ио:пшх столкновений превосходит. тирбрентщр частоту столкновений тепдовнх ионов , а их нагрев обусловлен шщдцнрованшш рассеянней коина-зацкових сода. дана сеыосогдесозашш теория образования горачнх резс-кавснах ионаз. Показано, что с течением врекени устанавливается ссстояниз с кзсгояшша отновгнкец теиператвр электронов в иоиоэ. 0 TSiioa сссто&ш найдены тенпсратцра и плотность горячих конов.

3. Иредхозеко самосогласованное описание турбулентного нагрева TCRGOSB2 ноиов, базирцацееса на заикндтой систеае иравпенкй дла числа нонно-звакозая воан в продольной н поперечной плотностей каштнчоскнх ексргий основной кассы ионов. Показано, что продольная к поперечная анергия капов цвелнчшавтся во вреионн по линеалами еакакд. йя'изотропнкй нагрев ионов сопровождаете* эволвцией »Р"йового распредеяенш турбцлентктс вцшт. Наиболее арко изменение цглового распределений проавйайтся при 6ольеой затихании вохи вз-sa наддцяровамого рассеянна. В зтоы случае отвечаенее шшсзеляозскокд распределении ионов исходное распределение ЙЗТ, ккевиее какешин под аглом к направлении дрейфа электронов, перестраивается в дшгоэрсаяьное азтоиодеяьное с иаксинииоа вдоль осн дрейфа.

4. Дла пяазкп с горачгаи электронакя и двцйя сортами холод-кок конов развита теория ИЗТ. дчитквавзая черепковское взаимодействие воги со всеии частицами и индуцированное рассеяние иа конах обоих сортов. Показано„ что обделовленное эффеитоа разделе-

иия зарядов конов усиление вероятности индуцированного рассеянна приводит к новону спектру турбулентности и новии закономерностям нагрева ионов. Выявлено. что в процессе турбулентного нагрева устанавливается анизотропное двухтемпературное цаксвелловское распределение ионов.

- 5. Развита сааосогласованная теория Функция распределения электронов в плазие с ИЗТ, одновременно учитывавшая кндуцирован-ное рассеяние звука на нонах и кпазилинсйнуп релаксации электронов н ионов. Б плазие с редкнин эяектрон-электрошшнн столкнове-няяии найдено численное ревение кинетического уравнения длз изотропной части Фднкции распределения и найден поток электронов в пространстве скоростей. Показано, что если ионно-звуковне волна в основной затухавт на нонах, то по истечении вреыенн удвоенна начальной температура плотности тока и кинетической энергии опре-делявтся бистрнаи электронами. 5 условная больного затухания звука из-за индуцированного рассеянна на тепловых ионак дано описание начальной стадии подавления аномального сопротивления, бази-рузтзееся на численной реоешш двуиернэго кинетического уравнения для электронов.

б. В условиях. когда преобладает затдяание звука на электронах. изучена переходная стадия от реиша аномального сопротивления к асииптотнческощь в которой токовая и среднеквадратичная скорости электронов изненявтся как при свободнсускореннои двнзе-ння. Найдена реализующаяся иа переходной стадии автомодельная функция распределения основной аасса электронов и показано» что врека ео установления во аного раз превосходит вреия удвоения начальной температуры.

?. 8 плазне с части«? алектроп-злекгронкини столкновениями пайдеко квазястациокаркое распределение кадтспяових электронов.

- в -

пркзодззее х экспоненциально аалону потоки уйегапцях электронов. Зстааозлана яз&ы зазяскзость потока убегасздх электронов от па-раагтроа плазам я напряззгшстя элгктряческого пола, порогдазагго ЙЗТ.

8. Дана самосогласованная теоряз распределения электронов в неоднородной токовой пгазаг с ЙЗТ. Наедено неоднородное стационарное азтезэдельное распределение эггктронсз сильно обедаекзог бистро;! частицааа. Олрадедана резлкзцццсса при такой функция распределена электронные потога зарзда а тепла.

9. Для цглга сравнения с двиаерииа численным яолеяяроваглей построзна дзцаграаа аналитическая теория ИЗТ. Дано объяснена;; истанозлешша в численнои эксперименте законоазрностяа нагрева иоиоз, еволзциа турбулентной частота столкновений и углового распределения турбулентных вуиов. Сзормулирсзанн требования к опжаелоад чяслгшшзу моделирования.

- 10. Раэзата самосогласованная теория тормозного поглощения внсокочастотнэго изадченял и быстрого нагреза электронов в неоднородной плаз-лг с ЙЗТ, пороядаеаой электронная тепловна потоков. Определена поглоэдеаая нсдаость н 8лзктронний тепловой поток в усяоайзх нзстацнонарнеЛ иаааксвеллоаской функции распределена. Позйзайо, что более аффективно поглощается излучение, поляризованное вдоль теплового потопа.

11. Предлоззна нелинейная теория проникновения в плазму ква-зястацконаряого эдехтроиапшного пола, иогузего возбцкдать нон-но—звуковуз неустойчизасть. Описана динамика проникновения фронта поля в пдазау в зависимости от напрязеяности пола и величина затухания звука на электронах и тепловая ионах.

12. В плазме с ЙЗТ и неоднородной электронной теапературой предсказана обусловленная наличной на вольтамперной характернее-

ко участка с отрицательной дифференциальной прсподиггостьэ новая неустойчивость относительно генерации квазкетадаоиарного магнитного поля.

13. Изучен бветрвй нагрев электронов в нагнитоакгивной пяззае с ЯЗТ » дслоэнэх, когда частота гревшего злпктромагннтного воля близка электронной цкклотрснг?оа. Описано, пак вндомзмспязгсй погяояаекая цо^еюсте. и вид функций распределения вследствие неравномерного нагрева разяячинх групп электронов.

14. Развита самосогласованная теория спектра ЮТ, анизотропного нагрева тенловия ионов я зволвцяи распределения электронов в пяазне. паходацгйса в скрещенных электрическая и кагнитноз пол:«. Показано. что анизотропной нагрев нонов ведет в запрету кваэиста-•дзопаркого струйного спектра турбдлеитностя.

15. Найдена электронине я ;;о;ганс потока тепла поперек "лппт-пого гадаа в плазне с НЗТ я с циклотронная;! часточаня частш;, бальгжя их эффвктивках частот столкновений. Вивденн рекшш. э котср-д:; потер:? тепяа определятся аясктроиаки.

Яадчкаа и практическая ценность. Получешио я диссертация ра-зуяьтати по теории тдрбдяентисго пагреза электровоз и дашез, оИ~ разооапкя горячих ионов я дбегаЕЗДх электроне» пахли пршапгаиа пра анализе богатого экспериментального йатеряала, накопленного в исследования!: турбулентного нагрева пяазцы, Развитая а дисссргацяз дздаерпаа аналитическая теория эволицяя распределения частят? и спектра !*ЗТ позволила понять ряд завясшгостсй, истапояяешшх при чнеленяон ггодвлиреваяш, и сформировать требования к чгтеяешшну эксперимента будущего. Самосогласованная теория, распределена электронов при аиоЕШЬпоа поглощения вксогсочастотеого кэяачыш оказалась полезной пра анализе законоаерпосгей поглоздшм йазер-ного излучения в области крнткчсскоа плотности я при еггасаняя.гно-

каяьяого електрешгоге 'к'еплспсреипса.ОтЕйТйй танго нелипейндв теораа прокккнозеюш ксазистацкокариого злектроыапштного пола в некзотер-гшческуа ипазкд с НЗТ, позволившая проанализировать одновременно рад .'¡¡{спериаентоБ, в которцх иабяядалосъ аномальное прснпш'.овеш« ызгниткого поля в шгазид.

Апробация результатов работы.Основной результаты опубликована в двадцати кости работах я доложвии ¡¡а: Всесоюзной сенннаро по на-раыетрнчесиоЗ тцрСояенткости к нелинейный ¡тяенияа в плазме («оск-ва. 1902, 1903, 1955, 1388; йяиа-йта. 1306), Всесоюзных конференциях ПО ВЗаИИОДСЙСТЗИЗ ЭЯСКТрОМеППШЩХ волн с пвазной (ТийНСНТ, 1985. 1909; Дцваибе, 1931), Всесовзноя семинаре по кояяскткопоад сзоииодсйствиз злектротшх пцчков с ияазйой (Новосибирск, 1383), Всссоязкой цонооргпцки по физике яяазии к дпрявляеиоыу терхевдер-пону ыштезц (Звенигород, 1934), Всесоззсой конференции пе плазменной астрофизике (Тбилиси, 1935), Ш Ь'еаданародяоа конференция по теории плазаи £Ккез, 198?), Исссогзной шгференцйи по теории (Звенигород, 1988), И) йендзнарокной рабочей группе по нэ-данейнаи и тирбуяецтныи процессам о сшзнпе (Киев, 1389), Всесовз-Н9й конференция по (¿изшм космической клазш* СЁрееап, 1333). Ш1 Кскдиниродвоь коиоеренкйй па физике шшкн (Ньа-Деги. йвдня, 1303), XX Европейской ксяоарсацш? по взздшодсЗствкк ¿¡озерного лз-щ-чшк с земство:.' СШшрзое, ФРГ, 1920), Всесоюзной конференции ко йдериоад сиатсзд к фсзякс шшкн (Звенигород. 1835), Иеадаародяой рабачой грщгпе "Скяыше здафевоякн в плазме" (Суздаль, 13835, XI Нояддагародной конференции по евяегты в яошзоэанннх газах (Одэз, Италия, 1331), Кекддкародцой конференций по ккерцкалыюза ядерному сшггсза (Яз-лойя, СВЛ, 3951 ), йеадвнародкай рабочей гриппе па тцр-билентныа и нелинейная' процессам п ялаззе (Клев, Украина. 1992).

Стрцктцра диссертаций, Диссертация состоит ко введения, секи

глав основного текста н заклгпсиня - всего 203 страгац шшшшгшсгго-го текста и • сояеркнт 34 рксспка. Библиография вкдзчпет 245 наименований. 06?,5й объем диссертации 315 страниц.

II. Краткое содержание диссертации. 4 Во зведйняи; дан критический обзор литератор» по теории тцрйз-ле.шюго нагреаа электрокоо н ионов я по теории нза-гко&ейсттгя »лсатроиагштшх полой с неизотерглческой гшзной с !!ЗТ; оСоснпоапз актцагьность тани явсссртациопнай работе н поставлена основные река ете задачи; излопвны основные результату, полцченйве в диссертации; сформулирован» иадчнке подояения, виноеккне ва зацити.

Первая глапа поеввдена издокеннэ развитой в работах [1-31 теории перераспределения резонансных нонес и влияния такого парораспределения яа спектр ЙЗТ н коэффициенты переноса. Основа теория

V

составляет саиосогласоэаггаая система акнетнче«:их ураснаппй для

©яякцка распределения электронов / . резонанеша яоноз /. и

" .„ А

ела иокио - звдковнх "квангоо" А/(к}. Пр.ч этой, в целях аанболеэ

отчетливого Еиавяеиия эффектов, обдсяовдсинвх кзеяко перераспределений» резошшегшх покос, распределение оспопноА аасса тешгоопх р.о-аоп считается кзисвеллозснии. Кроме того, больная изотропная часть Зцнкцаи распределения основной касса электронов такаа счлтаогся ва'иевелловской.

Низе указанная систеза цразнеияй исследдатся на временах, болылх времени зшазяяиаеШюй релаксация распределен',-а ионсз со скоростям порядка скорости задка V - й-^. ¿¿¡е , гдо

лснгйвропская частота и дебаевскнй радице электронов (ионов). На таких временах среднеквадратичная скорость резонаненнх капов V¡^ прсвоскодвт скорость'звука ^ . Такое соотпоаеиие игадя г^ и У^ . согласно Ковршшх (1967), позволит искать в об-

ласти скоростей У^ в виде сдигш Оольаой изотропной части ^ н калой анизотропной добавки

а.

В первом параграфе приведено кинетическое «равнение длз шсцин распределения резонансных ионов и найдена связь с ^ . Без детализации вкда спектра ЙЗТ получено уравнение для определения .

Изучении квазнстацконариого распределения ноннс-звукоенх волн

М(л) несвязен второй параграф, йсследцеиое в нем уравнегие для

Щн) учятшзает черепковское взатзодействнэ волн с злектронаин и

резонанешшн ионаки, а такге затухание волн из-за индуцированного

рассезшиа на тепловых конах. Найдено рсвение иравнешш дяа

в пределе ыалнх К« и 6ольекх К »('/+-$)г тцрбрент-

н п N

пах чисел Кнудсека К.,, где 6 -отношение декреаеита черепковского

затухания звука на горячих ионах к электронному декрененту.

При К »//+$)£ Функция //(лт) вообце не заопепг от $ и описи/У ' вается вирагением, установленный ранее Сшшннх и Бнчеиковни (1302).

В прошвополоаноа пределе К« вштлена, обусловленная

нагревок резоианских 1:0нов к связанной с иии анизотропией .новая зщзискыость от параметра

где /?• - плотность коков. Зга завкскаость оказывается такой;, что при учете лнеь квазилинейанх эффектов не возникает регуляризации спектра ИЗТ при углах волнового вектора вдоль направленна анизотропии. В условиях нового квазистацнонарного распределения ЙЗТ оказывается подавленной и роль резонанснмх ионов в законе перераспределения ишадльса. Получаеннй волнаин от электронов импульс передается основной пассе тепловик ионов.

йсподьзця найденкий спектр ЙЗТ. в третьей параграфе в прнбли-

- и -

зенкя постоянного числа резоааиспих нонев /7, кздчена евоягцка во

я л

врекенн ©»екцйи . Показано, что кз-эа кагрева резонансна ионов скачала Форккрцется супествеило некаксвеллезское рас-прсделгняе с зс;ектквной текператарой пивго бодьпгй текператяра злектроноз. Позднее, благодаря обкчкц* кдлояавскпз столкновении горяч:?* коков с основной вассой колодных конов. ю/,еп™хх скорости есньснс скорости звука, устанавливается максвеяловское распредекекке основной группа резонансных ионов.

Задача самосогласованного отксканкз остакцейса пека не определенной плотности горячих резонансных конов ресается в четвертей параграфе. В ней для плазан с часткея еой-ксвнекя и злектрон-элгнт-рокшгеи столкновениями сфоркилкрована и наследована скстгка са-косогласованннх уравнений, онредеяаская тенператерн аяектрокоа и тепловых ионов, долп и згфектквнзв температуру горачех еоеов. Про-деконстркровако калнчке асккатотвческого реЕкка, в которой при интенсивной нагреве электронов и бонов сохраняется высокая степень некзотерккчкости. а доля горячих еонсв остается сравнительно пэ-бояьеой. Описанное вксе изнененке спектра КЗТ в гказке с горячккя резонаненнки кокаин приводит к кзкекениа зяектрокнкх потоков заряда и тепла.

В пятой параграфе показано, что в условиях значительного черепковского затихания звука на резонакснсх кэнах учет кх квазилинейной релаксации приводит к сдиествекнокд ослаблении электронных потоков. При этой, тепловой поток поперек токового виира оказвва-ется почти в десять раз иеньькх продольного теплового потока.

В первой главе обсупдался сравнительно бкетрнй процесс квазилинейной релаксации резонансных ионов. При зтои распределение основной кассы тепловых ионов предполагалось каксвелловским. В горячей разрехенной плазке. когда частота ион-конннх столкновений

иеньсе Г. - обратного времени удвоения начальной тенпсратцрн теплових ионов 7? . такое предположение оправдано при ^ < Г^ -= 36 Т./б-£У .где а? - постоянная Больциана. заряд кона.

¿Г - напраиенность электрического поля, поровдаалего неустойчивость. На больвих временах ¿> 2Г- из-за индуцированного рассеяния нонно-звуковых волн начинается турбулентный нагрев тепловых ионов. Вследствие анизотропии спектра ИЗТ и при редких «он - ионных столкновениях нагрев ионов такке существенна анизотропен.

В предполоаешш, что в плазие есть заданное анизотропное распределение ИЗТ, анкзотропякй нагрев основной кассы ионов описал Кингсеп (19?2). При такой не заикнутоа описании исклачалось из рассмотрения обратное воздействие анизотропного нагрева ионов на спектр турбулентности.

Самосогласованная теоркя анизотропного турбулентного нагрева ионов и сопровоидзвдей его зволвцин углового распределения турбулентных вунов развита о работах [4-63,содервание которых изложено во второй главе. В первок параграфе показано, как, оставаясь в райках тех аз приблженкй, в которых выполнено кинетическое рассмотрение Ккнгсепа (1972), поено свести кинетическое уравнение для тепло-вкх конов и уравнение для спектра ЙЗТ к замкнутой скстеие интег-ро-дкфс'еренциальннх уравнений для двух коиентов анизотропной еднк-ции распределения коков и числа нонно-звуковых "квантов" При этой открывается возиогность, ке детализируя взд Функции , дать саиосогласованное описание зволвцин во времени углового распределения турбулентных вуиов н двух иоыентов Т^ и , являв-«дахся иероЬ продольной н поперечной кинетической энергии теплових

ионов.

Во второй параграфе такая возиогность реализована в пределе малнх турбулентных чисел Инудсена. Показано, что кокенти Г и ^

возрастав! со временем по закона бянзкоиу к линейному. Более йастрз увеличивается поперечная кинетическая энергия Т, . а се превосходство над продольной Г определяется бояьвой величиной * »1. где << 1. Влияние па анизотроп-

ного нагрева па Ф (со$0)~ распределение ¡13Т пз 9~ 4/<-£- нг-

К к *

лам волнового вектора сводится к переноретропке малого параметра £ ,

опредеггезего угловуя еирииу к висоту пшеа турбулентных яунов вдояь

направленна анизотропии.

В «сслсддеиом з трстьсн параграфа предела больших чзеел

Кнудсеш? танае имеет каста лннсглое во вренепи двеянчсикг иокэатов

Т и Т . а яненно // и.

|> аз//г.) , //г.).

(2)

Эволрцяя коиеитов функция распределения сопровождается радк-кадьныа перераспределением ЙЗТ по углан волнового вектора. Отзечаз-5ее «зотропноку распределена ионов исходное распределение турбулентных пульсаций, ияеппее иаксааум под углом к направленна двсЛ?а электронов ~32°, по кере выхода степени анизотропии на постоянное

значение Т/Т~Ъ, перестраивается в универсальное автомодельное с и. Л о

иакскиуиом вдоль дрейфа электронов & =0 (см. рис.1).

■

со$$к

рис. i Распределение ИЗТ по углам волнового вектора для трех

моментов времени: 1 - ¿=0.2- i =2.5 Т. . 3 - =25 Г-.

t *

Для акспериаентов по турбулентному нагреву некзотершческсй слазш* характерно наличие значительного числа привесных еонпв. Теория НЗТ плазна, с которой помшо горячих электронов иаеется два сорта хоаодпкх ионов, развита с работе [7Гц излагается в четвертом к пятой параграфах. Своеобразие таких плазк по сравпешш с содерга-панн сяисго сорта обусловлено качественный кзаененнса вероятности вкддцарованяого рассеяния иышо-звукових волн на. конах. Вследствие зрейте разделения зарядов ионоо с различными отпенеиия-П'л заряда к кассе в • поле биений иошш-звукових волн вероятность рассеяния значительно возрастает. Например, при соизкеркиих зарядах ^ ~ кассах /Я"/7 и температурах Т основных к

прккоспнк ионов. плотности которых удовлетворит неравенствам 1 » » П^/П^»(Т/2индицированное рассеяние в основное определяется пркиесава, а его вероятность шеет вид

£ 2

где сд,^- . Вследствие нзиеисния вероятности индуциро-

вгшного рассеашш - основного механизм стабилизации неустойчивости» изменяется и сак спектр НЗТ. В частности, изменяется функциональная захлзешшеть от волнового вектора коротковолнового спектра турбулентна?. пугьсаций. изменяется зависимость интенсивности идльсащй от карацетроЕ плазма, что, в частности, проявляется в ковок вираяеши для турбулентного числа Кнцдсена. При втон в длинноволновой областк спектра ( К ) реализуется; общеизвестный сксЯлш* Кадоицеза-Петпкаввкди //(к) «э к* 1 Наконец,

Ой

своеобразна индуцированного рассеяния в плазые с двукя сортаип попов проявилось в вцдокзггенсиви Функция распределения основной ыассн коков. Б отличие от плазка с новаии одного сорта, в которой серии-

рртся иедленяо убкваизее степенное распределения тепловых коноэ (Шгкавр, Р£1гзсЬС1971Кянгсеп (¡572)), теперь устанавливается анизотропное двухтеипературное наксвеляовское распределение. Такое распределение изменяется во вреяепи в основной из-за изменения продольной и поперечной температур нонов. Установлена явная зависимость температур от временя н параметров плазка. Показано, что поперечная геипература ионов возрастает существенно быстрое продольной, особенно в пределе иалих турбуленшнх чисел Кнудсена, когда велика анизотропия углового распределения пульсаций.

В первих главах изотропная часть функции распределения электронов считалась иаксвелловской . В разреаепной горячей плазае, когда несущественны электрон - электронные столкловешгя. такое предпояозегше оправдано при описании эффектов, обусловленных основной кассой электронов, на препона:: иенъних врсиени удвоенна

начальной текператдри электронов

Г„ __

с е£ ' (4)

При г? г Т необходим учитвпать отличие от ¿те .

Сшшсогласовашшзу исследовании спектра-ЗЗТ авоявцкн распре-ясдш]я зягктроиов посвяпеяа третья глава [8-111.Основу теория составляет квазилинейное кинетическое уравнение для санкции распределения электронов к уравнение для числа поино-звуковпх волн, последовательно дчитнваяцеа по только дкнейисе а колшюйкос черепковское взаааодействнз волн с ионани, но н черепковское взаимодействие с электронави, распределение которих саио изменяется под влиянием турбулентных кунов. Такой подход, хота а сходен с развивавшиеся ранее Рудаковш я Кораблеван С1366) в квазилинейной теории. в своей конкретной содержания из-за отдкчня спектра турбулентности в нелинейной теории от реализующегося в квазилинейно» лрибди-

вшша, позволят ваяшь качественно номе особенности зеоада; распргдеяеинз алгктргпсс.

Е первой параграфе санкция распределения едектронов ищется в впдз си:::аЧ большей изотропной части и налой анизотропной добавки . Падцчеил связь с $ я найден электронна.!

е е ев л

ишфешш пацстойчгассгл &пя пока еце неопределенной Функции ?д£.

Показано, чте стя:54з:з / от иаасзелловскей ■/ в мшрененте нс-

'се

устойчивости с поелгщрзей приводят к пгреопределшнв турбулентного числа Книксена К^ н частот, входящих в теории спектра ИЗТ. Такое пероопределшше описывается парамзтроя V = (ж)г/ц/Г £ ■ У3£ (иЛ. где ~(л>. . Л - плотность электронов, йсколь-

'о к* « й й е

едз ту по связь с / и перепорапро'шшай спектр ЕЗТ. полу-л

чоио иййп!111;ае |ущ -г 15 указана область его щшиешшости в пространстве скоростей. Продеиоистрг.ровапо, • как нормируется степенной распределение иадтопдових электронов ~ гГ - .

■ Овйсиваоаая уравнением щш /ое авоязщш распределения алейронов существенно завмепт от соотновення иеханкзиов диссипация волн «лектронаш и нонаиз. Случай пренебрегите малого затухания воли на ио5!лх кзучен во втором параграое. Традициенннй интерес к атаку елдчав (Рудаков, Кораблеп(1386); Еекетейн, Ратов, Сагде-ев{1371); Галеев, Сагдеес(1984)) обусловлен тем,что в квазилинейной теория относительная жалость черепковского затухания на резонансная ионах цстанавлизастся вслодствие их быстрого нагрева. В нелинейной теории относительная «алость затирания звцка на ионах цовет реализоваться в пределе налах турбцяенпшх чисел Кнудсена и при учете дополнительных потерь энергии тешшвшж попаши Начальная стадия перестройка исходной иаксвеиоаской функции распределения просчитана чкеяенво. Изучена аволация во времени потока електронов в пространство скоростей, плотности тока, дебаевского радиуса и эффектно-

ной температура электронов. Установлено. что переход от изученного Рудакова н Корабяевкн (1380) состошия с анолашша сопротивлений!! к оппсшшозу Векзгейноз, Рэтоииа г? Сагдеевня С1371) аскиптотяческо-?î!j> а которо!! токовая скорость злектроноз азнеиястся «ait при сзо-бодиоускорсггсод дпменли,осуществляется через формирование автоао-деяышго распределения основной кассы электронов вида Сем, ряс.2)

4 t»)*nt f[v/W(é)]%

т, a wfjjidl 7

/fjr К s+fy6 rLx /v/v ' X*V<5> Здесь $ a 0.3!, Km~ Vm/Wft) . граница области скоростей, в которой/¿//< / . .28(и) ./О) )e£è/m t g 2 0.00-

сбезразиепстпй ш Л„/1 поток элетроиол в пространстве скоростоЛ.

-iО

•iS

Iо

я

nF(x)

in F

N Lfu)

m

рис.2 йптоиоделыше распределение электронов F(x) (£) п

бззразяерпов иаксвсляовсказ Г (х) = (sfx/з).

Показано, что вре^я установления распределения (¿?) составляог

Реалазуя'иЛся при этоа поток электровоз в пространстве сво-

ростэй Î>n/é.c одной сторшш,достаточно велик для того.чтеби убегав-е

tîî'a электроны определяли ток я кипетическуз еиерпш, а, с яругой

стсро;ш, настолько кал, что приводит и акоиально бояьсиа вреиенан исрехода в ос82штотическйй рекш.

Зволацкя гсс в деловита бояьвой диссипацак волн аа резоиап-саюг, либо ва тепловая воках исследована чкслешт в третье» параграфе. Найден коток елсктроиов в пространстве скоростей. Зстаиовдешг граякца врекеншх нятервалов, в которых нес1П*ес?вешга образование Сбегающих электронов к изучена завкскиость зтих границ от эффективности затцхшшз звр;а на розонансвик к тешшакх ионах.

Ваесте с тем, аселедоваыяе одноасрного нравнеикя для /ое .

котя и позволяет зазвать зависимость скорости образования бастрнх

здбктроиов от велячшш конкой дисскяации, из дает возшшоеть кроя-

вянутьса во сренеш далыге чей i á Г . Лгяо в той. что к кос

«сити е обдзсть болышх скоростей, где яе праиенкко одно-

мерное иразшше дяа / , попадает занотиаа доля частиц, которые йавт суцестБешшй с шэд в плотность анергии и тока.

Возкааиость кгль'нейкегс продвнаения во вренени открывается при переходе к двдкеркоид кпнетическока уравненка для здектровов. Соот-ветствдозее двргерше квазилинейное вразнешз хзсследовано чясхезно в .четвертом параграфе в пределе сильных электрических полей, когда иаяЗодаз саеесгзешю образование цбегасда электронов, йроаиаянза-ровакз переяойная стада от регнма аномального сопротивлений к ра-ssíutj а$фе:иивиаго ойразоваты дбегащих электронов. Нссдедоваш ccoíciüioctji такого переходного процесса в зависилости от ovmsmia цзсс злектраисв и конов и в зазкскаостк от вида действцвлего tía . плазыи аяектрпческого пола. При это», показано, что в пяазне с легкий;! шшанп из-за сонзыориаости врейенн установления дрейфовой скорости вясвтроаов к вреиени адвоеика электронной теыператщш. Сази-рщэдяса на прнблишшй слабой анизотропии электронной фцшпдаи распределения анаянткческаа теоргш аномального сопротивлеиая вообще иг

имеет области пркиекжмстн.В этой случае корректное описание подавления аноаалыюго сопротивления дапт двумерные расчетн. Нз сопоста-влетш эволетгли распределения элекгроноз в постоянной электрическое поле и при постоянной плотности тока выявлено существенное замедленно образования быстрых электронов з плазме с постояшшя токои.

- В четвертей главе излагается теория неравновесных распределений электронов в плотной плазме с частная злектрои-злектрошшиа столкновениями [12,13] и в неоднородной плазие 114]. В первой параграфе нэяоееиа нелинейная сааосогласованная теория спектра ЙЗТ п распределения электронов в плазые. когда частота электрон-электрон-нях столкновений превосходят обратное вреня удвоенна текиерату-

рн электронов Ч> Т »1. Основу такой теории составляет спектр ИЗТ, а& е

определяемый с учете» черепковского взаимодействия волн с алектро-пани я кодами и шцщцкроваиного расселила волн на нонах, н квазилинейное кинетическое уравнение для изотропной части функция распределения электронов, дополненное электрои-зяектронннм интеграле;! столкновений. Найдено коазистационарное распределение электронов :г установлен!! условия его реализации. Показано, что закон распределения электронов по скоростей отвечает ранее ¡¡айденноау Гуреш:чеи я Еявлвкок ( 1905) в предположении. что в плазие существует заданное изотропное распределение иошю-звукових волн. В то ке время, использование самосогласованного анизотропного спектра ИЗТ позаолп-ло установить азпае завтшости электронного распределения от алекгркческого поля, порождавшего неустойчивость, и от параметров плазма. Получено внразеш5а для потока убегаащюс электронов, харак-теризупчсеся качественно иовш® завкешметаин от напряженности зле-ктрнчсского поля £ .Такой поток экспоненциально мал в раака'х реализации квазнстзщшнарксго распределения электронов и приводит к врекепи ухода основной пассы электронов в рзг.чи убегашш иного

больгег(д (4). Численно показано,что учет непостоянства потока электронов в пространстве скоростей приводит к значениям установив-цегоса потока в несколько раз испмаи лолцчааг-яхса в приблишши постоянного потока.

Б пространственно неоднородной плазке интересна предяокенная в работе [141 иная постановка задачи о распределении электронов. Б неоднородной плазме ковко ояидать существования обедненного быстры-ий частицаик неразиовесного стационарного распределений электронов, поддерииваеиого либо градиентами электрического потенциала, либо давления или температуры, Дяа такого распределений из-за относительной налости чпела убегавших электронов их влкякке на аноиальннй перенос оказывается сильно подавленный. Установлении условий существования к отнеканни вида такого распределения в райках самосогласованного подхода к теории ИЗТ, а такае определенна аномальных электронных потоков заряда и тепла посвяцены остальные параграфы этой главк.

Во второй параграфе, исходя из кинетических уравнений для электронов н конио-звуковах воли, дан вывод уравнения для изотропной части функции распределения в неоднородной плазие с развитой ИЗТ.

В третьем параграфе аналитически найдено стационарное неоднородное азтоксдельное распределение электронов оида

ое 4ггрг-шЧг) 1 ■** с *

__

• + &У*

П' 7

vе Ш

где /3, =0.31. /в =0.18. /^=0.077.* 6.8*10/<2. Л^^/Ы/^.

10 s 0

-s

i г з к

рис.3. График f(n) or X

/

а характерная скорость определяется электрическим полан т vJ(z)V-'fy'tf, График санкция Р(ж) (0) приведен на рнс.З. Согласно рис.3 на участке от X - 0.8 до X — 1.2 функция f (X) убивает почти на одиннадцать порядков. Для такого распределения электронов из-за относительной налости числа бастрнх частиц их вклад в интегральнне величина сильно подавлен. Вследствие этого, как показано в четвертой параграфе,, в условиях распределения СО) реали-зувтся цняверсалыше значения ано-нальннх зяектроннах потоков заряда у' и тепла :

где скорости Т/$(г) и 1>0(г) однозначно внразаатся через WCs) Uo - 0.5* W(Z).

В связи с ксслядозанмяви турбулентного состояния аег>зотер!га-чесной пяазяя больной интерес представляет числсикйй эксперимент, при котором uosiio извлекать детальная иноорнацга как об эволвщш спектра Н37. так и о сопровождавшей развитие неустойчивости перестройке Функций распределения электронов и ионов. В то Ев время, нусно отиетить, что без достаточно разработанной аналитической теории ИЗТ по резульгагаа численного моделирования слогно делать достоверные внводн о физических процессах, определягщях ззолпцип состояния плазнн. Вследствие ограниченности возаовностей совренешшх коапызтеров ранее предпринималось в основной двукерное яоделирова-ние. когда требования к численным ресурсам оказиваатся более слаба-

«и. Значение такого двумерного моделирования возрастет, если его результат« смогут быть поставлены в соответствие с аналитическое теорией. С этой целью в пятой главе. основкваясь на результатах работ [15.161, изложена двумерная теория ИЗТ. дано ее сравнение с трехмерной теорией и численным моделированием, сеорзулкрованв требования к оЕядаекому численному эксперименту [17].

Б первой параграфе рассматривается двумернве кинетические уравнения для функций распределения электронов / к резонансных ионов / со скоростями, превкмавмимх скорость звука. Ревете этих уравнений ицется в виде суммы большой изотропное частк и малой анизотропной добавки , и - е> ¿' . Найдена связь

з/ с / и получено кинетическое уравнение для изотропной части «с сл

функции распределения. Во втором параграфе сформулировано двумерное уравнение для конно-звуковых волн и найдено его ресеюге. Полученное при этой угловое распределение ионно-звуковнх ©луктуацкй соответствует полученному ранее в численном моделированийВ15кавр, С1ш(1ига.(197П), что позволяет говорить о достаточной полноте аналитической двумерной теории. Используя найденный спектр ИЗТ получено автомодельное распределение горячих резонансных конов. Турбулентный нагрев тепловых ионов и электронов изучен в третьей параграфе. При этой, в условиях постоянной скорости дрейфа электронов Ы^ . либо постоянного отноаения ^ к тепловой скорости электронов Уг , получены явнне зависимости температур электронов и ионов 97 от времени.Б этих не условиях получены виракенкя для эффективной

частота рассеяния электронов иокно-звуковыми волнаии. Аналогичные зависимости получены и для трехмерной ИЗТ. Дано сравнение с результатами численного моделирования, проведенного при Ц^ ^сопгЬ, либо ^/г^сопзЬ. При таких'*е ограничениях на И^ предлоаен новнй скей-линг для эффективной частоты столкновений электронов

Обоснована необходимость проведения численного моделирования для

реалистического отиогекня насс иона /я. а электрона /п ( т /т >

< С ' с

>1000) и вплоть до врейен, больпгх врененп «становления квазнстад.'!-онарпого распределения тцрбдлентгшх кциов.

® шестой главе иссяедувтса явления, возиккатзде при воздействии высокочастотная и низкочастотная электромагнитных полей на иеизотеркичсскуо плазну с ИЗТ [18-211. В зкспсрнкентах по взаимодействия интенсивного писрпочастотпдгп излучения с плаэаой в области критической плотности часто форнирдется состояние с сильно неоднородной текператдрой электронов, иного больней текпературк попов. Такое состояние неустойчиво по отггазениа к развитии ионно-звя-копой неустойчивости. пороздаемоЛ электронна» тепяовка потокои. Впэиинаипаз при зтон нояяо-звуковая турбреитность приводит к качественному изкенешш аффективной частота рассеяния электронов, что проявляется в целен ряде оязкчсскнх явлений. Б первой параграфе, базирцйсь на результатах работа 1211, язлоаека самосогласованная творпя распределения электронов и спектра ИТ в области резкого изменения электромагнитного пола, эффективной теилерагури я плотности электронов. Обусловленное Н37 аномальное доеднчение эффективной частоты рассеянна электронов приводит к резкокд двелкченни обратного торкозного поглощения нзлцчення и бнетромд пагревд электронов. Такой нагрев сопровождается формированием неравновесного азтоиз-дельного распределения злен тропов вида ^ ), убывавшего с

увеличением скорости значительно бнетрев каксвелловского. Вскрыта существенная зависимость скорости нагрева от поляризация нзлучешш по отпопеиш к направленна теплового потока. Показано, что поле, поляризованное вдоль направления неоднородности, поглощается более эффективно, чен поляризованное попарен. В экспериментах по лазерной;/ нагреву плазиы наличие составляющей электрического пола

- Zi -

вдоль направленна неоднородности прнсиие Р-полярвзовашмии «значении. Еозтозд в u^obksk обратного тормозного поглощения изяичснад п плазиа с 1!ЗТ. как и в неловких резонансного поглощения, коано говорить' о пвглоцешш р-ползркзсвашюго излучения более аффективной, чаа поглз«с1ше е-поларнзошшого излачения. Не связанное с реао-¡шс!ша пзглоцсииеа, а обисловленное длинноволновой КЗТ» более эффективное поглощение р-полярнзовашюго изядченая паблюдаяк недавно Perry, Liither-Davies, Dragila (1969).

В зтса ЕС параграфе найден ошсквовянй охяавд&иие электронов ааояаяьпай зяектрсиннй тепловой поток, Возникавшие в сааоссг-яасойаштй теории величина оактора ограничения теплового патока согласуются с детановленпиии экспериментально.

Б тирбаяеитной пяазие. обладавшей аноиалыюй щтаодшгостьв, закономерности проникновения шп шинирования злектрош'иятпого поля танке еказизавтея акокадьшшн. Во второй параграфа атой глава поядчецн нелинейные иравнення/ описызавдие проникновение в плаэиц квазЕсгацноиариого глектричесного пола, нороадаьдаго ионио - звро-пуи • тцрбцшзткость. Такие вравнекия цчнтивавт авндв зависимость плотности тока от напряженности олектрического поля, цегановленндв в работе [f8] в прнблихешм локальной во преыени и в пространство связи нездд токои и поле«. Эравнешм для пола реташ в качественно ■ различиях ремшах налах и больвкх тирбуяентинх чассл Кнддсена. Найлона пространственная и временная стриктура електряческого и srar-нитиого -полей в плазме [133. Установлена зависимость глцСигш проникновения поля в шгазыи от времени £ U), которая ииеет вид

где FÍO) - напряженность поля на границе пяазна, £,.„ = = /7? ^ /£jrü . С -скорость света. Такие зава-

сккэстп /¿j позволил:! объяснять ряд экспериментов ла иолц;: то-какаках.

'-'атернал предкдд'до ' параграфов деиопс7ркриет своеобразие cscíVcts квазистациспарного состояния плазия с развитая ИЗТ. Вместе

С ТС!!, CDSS0 КОйЗИСТаЦЯОНЗрИСО СОСТОЙ!!:« МЗьОТ CpaQHKTeíbíM УПЦВСКПО

парсстракааться, что проявляется в возвоунастк развития новня кз-Всгопчйвосгей. Б третьем параграф, нспольздя результат работа [20]. показали, что в плазйв с НЗТ я наадкородной электронной тем-ператдрой возиома кевоя неустойчивость. отвочаа^ая генераций магнитного поля к возникавшая благодаря палкчкз на водьтагтеркой ха-раатернстакз дчастка с отрицательной догфаренцкалышй првводя-костьа. Найден влярскепт ясцстоЛчяаастк к nimsami область частот и длин воля, з которой когут нарастать возп^цониа злектрсмагептнога поля.

В экспериментах но токозогщ тирбулептпоиц иггптнг обмчпо

прасутствоот ддерзнвззхее шгаззу кагштгое поле. Я связи с эткч

представляет интерес рассмотреть, как сильное иапштиос подо влнязт

аа процаеен авокальпого переноса, вассгачастотпого нагрева, а тэкггз

на свойства саксй НЗТ. При этом, остсстаевш) ограничиться расс^от-

ревигн шпштккх нолей, в которня пнгмотроннзз частота электровоз

кеиьас кх лакгкврзвекой частота , но больев тцрбяяентиой

частоти столкновений электронов V , В татже полях, с одной сторона,

С{

нет подавления саких тирбцлгнтнкх частот столкновений, а, с дрцгой сторсмз, возможно сильное киянке кагнктиого пои па перенос. Ярн-кякятельно к такка услоаяяа з седьмой главе кяучен ряд явлений з капмтозктяпиой гглазге с НЗТ 122-281.

I) первой параграфе развита теория турбулентного пзгргва злект-

рошш с условиях цяплэтропного резсшшса, гшгда частота высокочастотного иола ь)е близка к электронной циклотронной О, [22,201. Базируясь на г«;;:еткчгсш»г уравнении для функция распределения в плазне с ИЗТ получена к исследована самосогласованная система уравнений дла / - болы ой изотропной части ^ й вцзаваеиой ви-

соксчастопшк колец - капой неравновесной добавки к А . Оо-с ое

1шшш, как сначала на-исходной иаксвелловской оцнкци;: распределения п области скоростей, при которых частота столкновений электронов сравнила с разноегьи частот О)о к £7& , Формируется платоабраз-кай участок. В дальнейшей, по кере нагрева электронов область плато бистро расшраетез в пространстве скоростей, оиватиоая все больнее число частиц. К тоцу врешш, когда видоизменяется распределение основной кассы электронов, их Функция распределения приобретает ол-тоаодедыгаЛ вид Рое ырV ). Одновременно с эволацией изменяется и поглочаеиаа мощность высокочастотного пола, которая одаозцачио определяется ©уикцией . Выражение для поглочаской иощмети найдено как для исходного иаксселловсаого распредзяешш, так и для сильно иеравнсьесного автомодельного распределения, уста-вавянЕапяегося т болышх временах. ■

Во второй параграфе исследуется состояние плазня с ИЗТ, вэз-бундаецой вследствие перешшвекого излучения конного звука аяектро-^ нама. крейфдгщшм во взаштортогоиалышх электрическое к иапштнок ползх 123,24]. Б качестве причины, иогуней обеспечить стабилизации неустойчивости, рассматривается индуцированное рассеанле звука па ионах. Пнавленн условия,в которих устанавливается сш;гулариа?. по углам волнового вектора л распределенный по модулю волнового вектора квазистациоварннй спектр ИЗТ. В области длин волн звука, бодьвах алектропного дебаавского радкуса. спектр ИЗТ следует скеёлингу Ка-домцева-йетвкаЕвйли. Соваестио со спектром турбулентности исследо-

ват эволация распределения электронов по скоростям, их нагрев и турбулентный иагрев ионов. Найдена эффективные частоты турбулентного нагрева электронов и ионов, эффективная частота турбулентного охлаждения электронов и эффективная частота упругих столкновения электронов с пульсациями ИЗТ. Показано, что анизотропный нагрев ионов -прязодат к запрету квазистационарного струйного спектра турбулентных яуаоа.

Б третьей параграфе изучен аномальный теплоперенос поперек магнитного поля в иензотерыической плазме с циклотрошшчн частотами электронов и ионов болмимн их эффективннх частот столкновений [251. Лая вузод обцих выражений для электронных и ионных потоков заряда и энергии. Найден вклад в эти потоки от акбиполяр.чого электрического поля, возникавшего благодаря разделении зарядов в направления неоднородности плазма. Напряженность анбиполярного поля установлена аз условия отсутствия полного тока вдоль направления неоднородности. Ясклачая найденное таким способоа из Фориул для лотокоз тепла, вскрыта явная связь тепловых потоков с градиентаил плотности н тешературы частиц. Выявлено несколько резиков теплоот-вода, реалязусзихся в различных временных интервалах. Первый регзи реализуется па временах, болышх времени свободного пробега электронов ~ в плазме с ИЗТ ( ё »1), но неньпкх врененз свободного пробега ионов / < в1пС V. ^ ), когда потери тепла пол-ностьэ обусловлены злектронаии. Второй режим шгеет несто в плазме с частотой ион-ионных столкновений . больней частота рассеяния ионов на пульсациях ИЗТ ( ^ » ) и реализуется на временах, больвах как вреиепя свободного пробега электронов, так и ионов / » » нах( . ^ ). При этой, в условиях соизмеримых градиентов электронной и ионной температур, электронный теплоперенос оказывается главнвн при << ^ос Наконец, еце один резям воз-

новей с разреаешюй. пяазые. когда обнчние столкновения частиц вообще несуцествешш. на временах, ^больвих обусловленного ИЗТ врснени свободного пробега конов(/ ^»1). Как показано кике, на таких вреиенах вследствие турбулентного нагрева ионов в пределе калых турбулентних чисел Кнудсена вознояна сиена электронного тсп-яоотвода конник. Б пределе бодьвик турбулентшгк чисел Кнудсена вследствие относительного подавленна электрошшх потоков последние нонно вообще не учитывать при рассмотрении потерь энергии из заыаг-ниченкой плазка с развитой ИЗТ.

Б захязчента сфорнулнрована основные результаты я внводн диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗЗЙЬТЙТИ РйБОТВ.

1. Дана самосогласованная теория нагрева резонансных ионов и спектра ИЗТ, одновременно учптиваЕцая квазилинейнув рсяаксацнз электронов и ионов и индуцированное рассеяние на тепловик ионах. Установлена зависимость спектра турбулентности и аномальных электронных потоков от затихания звука на грсвбдахса ионах. На вреизнах. больших обратной частоти релаксации энергии к инпульса ионов в области звуковых скоростей, найдена их Функция распределения.

2. 3 условиях, когда нагрев тепловцх ионов обусловлен нидурро-ваншм рассеаниец звука ш них. а частота ион-ионных столкновений превосходят турбулептнуя частоту столкновений основной иассв ионов, развита теория образования горячих резонансная ионов. Найдена теи-пература в плотность горячил ионов.

3. Развита самосогласованная теория функции распределения электронов, учптиваицая такие квазшшнейнун релаксации резонакснцх ионов н индуцированное рассеяние звука на ионах. В штзке с частиаи зяектрон-электрошшни столкновениям получено распределение надтеп-

ловнх электронов и поток дбегаизих электронов. Вскрыта их зависи-кость от напрязенностп электрического поля, впзнвптщего пеустсйчи-вость.

4. В шшис с редгшан электрон-электронными столкновениями чнсленно издчена зволвцшг исходной максвеллозскоП одшсцни распределении электронов. Найден поток электронов в пространстве скоростей. Показано, что скорость образования у5егасли:? электронов существенно зависит от затиханий звдха на резонансных и теплознх конах.

5. Посредствен двдкерного численного моделирования эволюция распределения электронов в плазие с ИЗТ описана начальная стадия подавления аномального сопротивления и образования цбегаз?,нх электронов в условиях больного затухания звука на тепловых ионах. Дано описание образования бнстрнх электронов в плазие с стало отнозеянеи ;*асс кона я электрона, когда Функция распределения электронов сз-цественно анизотропна.

3. В плазие с калнн затдхаииеа звдка на канак найдена дстанав-давапзаяся при турбулентной нагреве автомодельная фдикцкя распределения основной пасса электронов. Описан переход от резни аномального сопротивления к асшгатотическонд реаякд свободнодскоренного двнвення.

7. Для турбулентной токовой плазнн найдено стационарное неоднородное автоаодельное распределение электронов с пренебрегло калии чяслои быстрых частиц. Определена эдектрошше потоки заряда и тепла, отвечавшие такоиу распределения.

8. Сфорадяяроваиа сааосогяасовакназ теория распределения электронов а торнозного поглощения излучения з неоднородной плазае с Ь'ЗТ, пороздаеиой электронная тепловыа потоком.

Э. Получена п регена нелинейные уравнения, опнеивавзяе процесс проникновения квазнстационарного злектроиагнятнога поля в плазма с

ИЗТ. Установлена явная зависимость глубину проникновенна поля от его напрязенности и паранзтров плазма.

10. Для плазкн с НЗТ и неоднородной электронной тегшератцрой предсказана недстойчквость, отвечагчаз возковности генерации ива-знстационарного кагяйтного поля. Причина неустойчивости кроется в тянч:т на вольт-ааперной характеристике плазиа участка с отрицательной дифференциальной проводкыостьи.

И. Дана теория аномального теплопсреиоса поперек магнитного коля з плазме с циклотроннаки частотаак электронов л ионов, больеи-ии их эффективных частот столкновений. Выявлены реягша, в которых тепдоотвод обусловлен электронами. Показано, что при описании ионного теплопереноса необходимо учитывать зволацав их текператара.

12. Исследована зволоциа распределения электронов в плазме с ИЗТ прн поглощении электровагнитнего излцчеийя с частотой, близкой 55 электронной цикхотронной. Показано, что вследствие неравномерного нагрева различии групп электронов ©оршрается сильно неразиозесная ОУиицпз распределения и найден ее вид.

13. Для; плазиа с ИЗТ, возншавцей из-за дрейфа электронов в скрецснных электрической и яапшнои подах, изцчепа зволвцня расп-редедекка электронов, анизотропный тдрбдлентнвй нагрев тепловых ионов и его влияние на дгловос распределение турбцлеппшх вуыав. Показано, что анизотропный нагрев ионов указывает из аеобходякость расскотренм нестационарной ЙЗТ.

14. Построена двиыернад аналитическая теория ИЗТ и дано ее сравнение с двумерный численный моделирование». Показана необходимость проведения численного моделирования на временах, больаих времени установления квазистацнонариого спектра ИЗТ и для реалистического отношения касс Частиц /П./т> 1800.

I с

о

ШБЛНКАЦНИ.

1. Снлин В.П.. Нрспин С.П. йонно-звуковзя турбулентность и нагрев резокакспнх ионов- Физика пяазкц, 1988, т.12. Н9.с.1042-1550.

2. Сияии В.П., Црспкн С.Д. Вяяяпве нагрева резонансных попов па процесса переноса в турбдлгпткой шгазгге. - йраткке сообщение по фкзкке СМАН. ÎS85, N11, с.50-52.

3. Сняин С.П., 1'репин С.А. Образованно горячих pesoiiancim попов в плазug с развитой шшо-звцкопой тирбилентнастьа. - Окзика плазма. 1387, т.13, 82. с.181-18?.

4. Bychenkov Ou., Si lia (J.P.. Uryupln S.fi. Ien-acoustic turbulence and anosalous'transport. - Phys. Reports, 1388, U.1G-5, [¡3. p. 1 IS—215.

5. Быченков B.D., Силен В.П., ъ'рппг.п С.П.йнязотроппий турбулентный нагрев коноз. - ©изака плазвн. 1203, т. 15, ИЗ. с.300-303.

6. Бмченков В.В.. Новиков 3.1!.. Силка В.П.. Ургэткп С.Л. Апиэот-ропнкЛ нагрев гонов и зволпцня спектра ио.тао-звуковой турбулентности плазма а сильной электрической поле. - ©кзнка плзз-ttsi. 1983. г.15. Н12, с.1438-1402.

1. Силин В.П.. Ирпшга С.fi. Иоико-звукезаа турбулентность s плазке с двука сортаан конов. - ЗЗТФ, 1992. г.102. 81(7). с.73-33.

8. Бнченков B.D., Сплин В.П.. Урвтш С.А. Об зволвции электронной функции распределения в плазпе с развитой ионно-зввковой^тцр-булентностьэ.- Краткие сообщения по физике Q!IAH,ff4,î384.c.3-7.

3. Биченксв B.S., Новиков В.Н., Силин В.П., Нрашпи С.ft. Сцшпдш распределения и ноток электронов в плазне с нонпо-звдкевой турбулентиостьв. - Физика плазмы, 1Э89. т.15, 87, с.803-813; Препринт ФУМ N185. 1988. 23с.

10. Бнченков B.D., Новиков В.11., Силин В.П.. Эркпин С.А. Двукернос

численное кодолкрованпе зволецш: распределения электронов в турбулентной «лазие. - Физика плаз®, 1991, г. {?, fi4, с.418-425; Препринт ФНЙН Н145, 1390. 20с.

11. Сплин В.П., Урювш С.й. йноыальное сопротивление при турбулентной нагреве электронов в неизотеркаческой плазме. - Проблема теоретической ©йзнки, Наукова дуака, Киев. 1391, с.246-255.

12. Биченков В.О., Силин 3.П., Ургжш С.А. Квазистационарное распределение электронов в пяазке с развитой ионио-звуковой турйц-ленткостьв и частики столкновенкяии. - Краткие сообщения по физике ФШ1» 1983, К10, с.25-23.

13. Быченпов Б.В., Силкн В.В.. Зрвпан C.Ö. 0 распределении электронов в плазме с развитой кошт-звуковой турйулентиостьн. -С'нзкка плазмы, 1384. т.10, Н4. с.748-750.

14. Сплин В.В., Нрвпнн С.й. Неоднородное стационарное автомодельное распределение электронов и анональный перенос в турбулентной токовой плазкс. - Ш®. 1988. т.34, Н4, с.146-i5G; Препринт ФИАН 1124, 1907, 2?с.

15. Снлгш В.П.. Зрвпнн С.й. Аномальное сопротивление и нагрев турбулентной плазин. - Ш, 1988. т.33, Hi, с.41-45; Препрпкт ШШ N298. Косква, 19DB. lie.

Iß. Овчинников К.И., Силка В.П.. Эрашш С.й. йиалитнчеснаа теорий конно-звуковой турбулентности в ее сравнение с результатами численного моделирования. - ЯФа, 1989, т.34, Й5, с.692-595.

17. Bychenfcov U.?u., Silin U.P.. Uryupln S.fl. Basle aspects of the self-consistent theory of plasaa lon-acoustic turbulence. -Consents on Plasaa Physics and Controlled fusion. 1990, U.13, 115. p.239-252. '

18. Силин В.П., Нрвпин С.А. О проникновении электромагнитного поля

в тдрбдлентндэ пяаэщ.- Змззштаз электроника. йацкопа лущи, Киев, 19В9. с.243-252; Препринт ШН »1?. Косква. 1909, 15с.

13. Овчинников К. IL. Силви В.П.. Эротш С.ft. Нелинейная теориз апоиального проникновения электромагнитного ноля в нензотерки-чеекда плазид. - да,' 1989. т.59, КЗ, с.29-38: Препрппт <ШН 11235, Поста. 1933. 22с.

20. Силин В.П.. 9ртин С.й. О возногности генерация кагялтпого поля а турйулентяой плазме. - Физика шгазин. 1903, t.J5. Н12. с.1463-1489. Препринт ШЯ Йосква, 1900. 18с.

21. Силнп В.П., b'psnîfH С.Й. ¡шетрай нагрев электронов электроцзг- . ияткки пзлдченяеи. - 23ТО, 1990, т.33. ¡11(7).. с.117-120; Preprint FÏAIÏ Н44, Hoscoa. 1990, 19р.

22. Silin Ü.P.. Uryopin S.ß. Electron heating at cyclotron absorption of an elcctrosagnetic field In a turbulent plasaa. -J. Hoscoh Pfcys. Soc.. 1991, V.Î, K2. p.143-151; Preprint FI AH ¡IB. Hoscoa. 1901, ISp.

23. Салип S.U., ïprmni С.А. Струйный спектр иолно-зпдкоопа турбулентности fИЗТ) и нагрев попов. - Краткие сообяешя по $изнко ШН, 190?. йв, с.36-38.

24. Силин 0.П., Эрепш С.ft. Иоипо-звцяоваз турбулентность плазни в скрекеиннх электрическоа и напгатиок полах. - Проблечц Физической кинетики и физики твердого тела, Падкова ддика. ¡'леи, 1990, с.307-319.

25. Silin Ü.Р.. Uryupin S.fl. ßnoualons beat transfer in sagnetoactive non-isotherEal plassas. - Physica Scripta. 1990, U.42. p.233-247; Препринт ОИПН H141, Москва, 1989. 33c.

28. Silin U.P.. üryupin S.ft. Electroraacnefcic field cyclotron absorption in a turbulent plasaa. - Strong nicrotiaves in plassa, Inst, flppl. Phys.. II-Novgorod. 1991, Ü.2. p.045-850.