В монографии дано подробное и последовательное описание математических моделей динамики плазмы и алгоритмов их численной реализации. На основе этих моделей исследованы процессы пересоединения магнитных силовых линий, представляющие большой интерес для интерпретации явлений в лабораторной и космической плазме.

Книга предназначается для научных сотрудников, аспирантов и студентов, специализирующихся в области численных методов решения задач физики плазмы.

Ип. 25. Библиогр. 105 назв.

…Настоящая монография состоит из двух частей. Часть I (главы 1—4) содержит описание и анализ теоретических моделей плазмы и алгоритмы их численной реализации на ЭВМ. Рассматривается ряд задач, решаемых на основе кинетических моделей Власова и Фоккера-Планка. Подробно обсуждаются алгоритмические аспекты метода частиц, который широко используется при решении задач динамики бесстолкновительной плазмы. Гидродинамические модели, построенные на основе системы уравнений для моментов функции распределения частиц по скоростям и уравнений Максвелла, используются при рассмотрении разреженной анизотропной и плотной кулоновской плазмы. Отдельно анализируется роль коллективных процессов, формирующих структуру ударных волн в разреженной плазме. В главе 4 рассмотрены гибридные модели, в которых ионная компонента плазмы описывается с помощью уравнений Власова, а электронная компонента — газодинамическими уравнениями.

Часть II (главы 5—7) посвящена исследованию процессов пересоединения магнитных силовых линий, которые происходят в плазме с конечной проводимостью в окрестностях так называемых нулевых или нейтральных поверхностей. Эти поверхности характеризуются тем, что на них магнитное поле обращается в нуль, а по обе стороны от нейтральных поверхностей магнитное поле имеет противоположные направления. Интерес к процессам пересоединения обусловлен их решающей ролью в ряде таких явлений, как солнечные вспышки, магнитосферные суббури, релаксационные колебания в токамаках. Кроме того, процессы пересоединения ответственны за формирование замкнутых плазменных конфигураций (компактных торов) в системах с обращённым магнитным полем.

В главах 5 и 6 рассмотрены гидродинамическая и гибридная модели течения плазмы в окрестности плоского нейтрального слоя. Приведены результаты численного решения нестационарных двумерных задач динамики пересоединения силовых линий магнитного поля, исследована зависимость характеристик течения от параметров плазмы и внешнего возмущения. Представлены алгоритмы численной реализации моделей.

В главе 7 исследуются вопросы формирования, транспортировки и взаимодействия компактных торов. Численные модели, построенные в приближении одножидкостной магнитной гидродинамики с учётом конечной проводимости, теплопроводности и вязкости плазмы, предназначены для описания процессов, исследуемых экспериментально в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова.

Часть II содержит большое количество иллюстративного материала, полученного авторами при численном решении рассмотренных задач…

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книги на ту же тему

1. Магнитное пересоединение в двумерных и трёхмерных конфигурациях, 1996
2. Магнитное пересоединение: магнитогидродинамическая теория и приложения, Прист Э., Форбс Т., 2005
3. Космическая магнитная гидродинамика, Амари Т., Бергер М., Буссе Ф., Велли М., Гессе М., Граппен Р., Гуссенс М., Демулен П., Джардайн М., Джонс К., Манжене А., Прист Э., Роберте Б., Сондерс М., Ферн Д., Хейвартс Ж., Худ А., Хьюа Д., Цинганос К., 1995
4. Ударные волны в магнитной гидродинамике, Андерсон Э., 1968
5. Вычислительные методы в физике плазмы, Олдер Б., Фернбах С., Ротенберг М., ред., 1974
6. Численное моделирование методом частиц, Хокни Р., Иствуд Д., 1987
7. Физика плазмы и численное моделирование, Бэдсел Ч., Ленгдон А., 1989
8. Метод частиц в динамике разреженной плазмы, Березин Ю. А., Вшивков В. А., 1980
9. Численное моделирование методами частиц-в-ячейках, Григорьев Ю. Н., Вшивков В. А., Федорук М. П., 2004
10. Теория многих частиц, Власов А. А., 1950
11. Стеллараторы, 1991
12. Физические процессы в плазме токамака, Мирнов С. В., 1983
13. Классические задачи физики горячей плазмы: Курс лекций, Ильгисонис В. И., 2015
14. Физика высокотемпературной плазмы, Саймон А., Томпсон У., 1972