بررسی اثر جریان جابجایی در ناپایداری رشته ای شدن در پلاسمای حامل جریان

در این پایان نامه ما با ناپایداری ها ، کاربرد و تاریخچه آنها در فیزیک پلاسما آشنا می شویم. از جمله ناپایداری های مهم می توان به ناپایداری باریکه-پلاسما اشاره کرد. ناپایداری های باریکه-پلاسما و تولید میدانهای مغناطیسی به عنوان فرآیندهای اساسی در فیزیک پلاسما به خوبی شناخته شده است. این ناپایداری ها، مکانیسم کارآمدی را برای تبدیل و انتقال انرژی جنبشی باریکه ها به انرژی الکترومغناطیسی فراهم میکنند. برخی از این ناپایداری ها نقش مهمی را در پلاسمای حامل جریان ایفا میکنند. از جمله این نوع ناپایداری می توان به ناپایداری دوجریانی ، ناپایداری بونمن، ناپایداری ترموکارنت و ناپایداری وایبل اشاره کرد که از اهمیت خاصی برخوردارند و بارها توسط دانشمندان مختلف مورد مطالعه قرار گرفته اند. ما در این جا به طور اجمالی به شرح این ناپایداری ها پرداختیم و روابط حاکم بر آنها را شرح دادیم. اما در ادامه و در کار اصلی انجام شده به طور مبسوط نوع خاصی از ناپایداری ، تحت عنوان ناپایداری رشته ای شدن را مورد مطالعه قرار دادیم. به همین منظور یک تکه پلاسمای حامل جریان با سایز متغیر l در نظر میگیریم. با استفاده از معادلات دوسیالی و قانون آمپر تحت شرایط پخشی ?k vt????? k ? ?? l ,که ? و kفرکانس و بردار موج اختلال می باشند. vt? سرعت گرمایی گونه ? می باشد. (?=e,i) و ?? فرکانس برخورد الاستیک گونه ? با اتمهای خنثی می باشد. تغییر تدریجی میدان های مغناطیسی و ناپایداری رشته ای شدن و همچنین تیز شدگی چگالی را در رژیم خطی و غیرخطی در پلاسمای حامل جریان، به وسیله معادله غیرخطی لینارد ، شرح می دهیم. سپس روی ساختار غیرخطی به دست آمده به تحقیق پرداختیم و نشان دادیم که ناپایداری هنگامی اتفاق میافتد که k2 <k02 باشد. در نهایت شکل میدان مغناطیسی در رژیم غیرخطی به صورت غیر سینوسی خواهد بود و چگالی الکترونی بسیار تیز میشود. در ادامه به بررسی اثر هال در پلاسمای حامل جریان میپردازیم. با استفاده از معادلات ماکسول و معادلات در دستگاه مرکز جرم روابط حاکم بر مسئله را به دست میآوریم. معادلات به دست آمده بسیار پیچیده و غیر قابل حل بودند، بنابراین از حل معادلات صرف نظر کردیم و روابط پاشندگی را به دست آوردیم. در نهایت نشان دادیم که با در نظر گرفتن اثر هال رابطه پاشندگی تغییر قابل ملاحظه ای خواهد داشت و میزان رشد ناپایداری تغییر خواهد کرد. دیدیم که اثر هال باعث نامتقارن شدن شکل ناپایداری می شود و این بدین معنی است که اثر هال در تمام جهات به یک میزان تاثیر گذار نبوده است. می توان نتیجه گرفت که اثر هال باعث رشد ناپایداری در جهت عمود بر میدان مغناطیسی خواهد شد. ناپایداری با زمان هم افت دارد و هم رشد دارد. و این نکته قابل ذکر است که ناپایداری به فرکانس برخورد، فرکانس یونی پلاسما، دما و پارامترهای مختلف دیگری نیز بستگی دارد و با تغییر هر کدام از این عوامل میزان رشد ناپایداری تغییر خواهد کرد. فرآیند مذکور می تواند برای متوقف کردن و یا حتی رشد دادن ناپایداری در جهت های خاص مورد استفاده قرا گیرد.