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初始大扰动条件下双流系统的粒子相空间振荡
1
作者
焦鹿怀
付松
+1 位作者
倪彬彬
张援农
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期1-11,共11页
双流系统产生的不稳定性过程是近地空间中常见的等离子体不稳定性现象.地球磁尾、等离子体片边界层、地球弓激波、太阳风、极隙区和极光加速区观测到的静电孤立波被认为是由双流不稳定性产生.地球空间环境并非均匀稳态,因此对双流系统...
双流系统产生的不稳定性过程是近地空间中常见的等离子体不稳定性现象.地球磁尾、等离子体片边界层、地球弓激波、太阳风、极隙区和极光加速区观测到的静电孤立波被认为是由双流不稳定性产生.地球空间环境并非均匀稳态,因此对双流系统演化过程的研究往往需要考虑初始的扰动.利用所建立的动理论粒子云模型方法,我们研究了初始大扰动下双流系统的不稳定性现象,发现初始大扰动条件下粒子相空间产生振荡现象,且振荡频率与初始扰动的空间波数有关,电场与电场能量也存在该频率成分.通过线性理论,求解出了粒子相空间振荡频率.它与粒子云模拟得到的频率一致.该频率为朗缪尔振荡频率的基础之上叠加一个与初始扰动的空间波数有关的频率偏移量.我们改变等离子体频率,进一步验证了上述结论.该研究结果表明初始扰动能够对双流系统的不稳定性现象产生重要影响,对于加深理解地球磁层中双流系统的演化过程有重要参考意义.
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关键词
双流不稳定性
粒子云模拟
初始扰动
线性理论
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职称材料
地磁场中电子束结构运动的横向约束与周期振荡
被引量：
2
2
作者
焦鹿怀
葛亚松
+3 位作者
张援农
郭英杰
冯明航
付松
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期3691-3703,共13页
地球空间环境中的电子束结构能够对空间辐射环境产生重要影响.自由空间中运动的电子束主要受空间电荷效应支配,其结构同时在纵向方向上产生拉伸和在横向方向上产生发散效应.利用所建立的动力学粒子云模型方法,我们研究了平行于地球背景...
地球空间环境中的电子束结构能够对空间辐射环境产生重要影响.自由空间中运动的电子束主要受空间电荷效应支配,其结构同时在纵向方向上产生拉伸和在横向方向上产生发散效应.利用所建立的动力学粒子云模型方法,我们研究了平行于地球背景磁场(L~2,L代表磁赤道上空磁力线到地心的距离与地球半径的比值)运动的电子束结构的时空演化情况,发现地磁场中运动的电子束在横向方向上产生明显的边界约束和周期性振荡现象.通过追踪单粒子,明确了电子在横向方向上同时受到自场的静电斥力和地磁场的洛伦兹力作用,静电斥力主要在电子束运动的初始阶段起支配作用,而电子束结构的振荡效果由地磁场的洛伦兹力所支配.通过不同背景地磁场强度下的参量分析,我们进一步验证了这一推论,且电子束结构的振荡周期与电子回旋运动周期基本一致.该研究结果表明地球磁场能够对运动电子束结构产生重要的影响,这对于加深理解地球空间环境中的电子束结构时空演化有着重要参考意义.
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关键词
地球磁场
空间电荷效应
带电粒子束
全粒子模拟
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职称材料
基于粒子云方法研究地磁场对运动电子束的时空分布影响
被引量：
2
3
作者
冯明航
付松
+2 位作者
倪彬彬
雷良建
焦鹿怀
《航天器环境工程》
北大核心
2021年第3期271-280,共10页
空间电荷效应是空间带电粒子分布直接产生的相关效应,对于理解空间辐射环境有着重要意义。为研究地球磁场对空间电荷效应的影响,文章通过数值求解Poisson方程和相对论粒子运动方程,建立粒子云(particle-in-cell,PIC)自洽模型,并构建地...
空间电荷效应是空间带电粒子分布直接产生的相关效应,对于理解空间辐射环境有着重要意义。为研究地球磁场对空间电荷效应的影响,文章通过数值求解Poisson方程和相对论粒子运动方程,建立粒子云(particle-in-cell,PIC)自洽模型,并构建地球偶极子磁场模型作为内磁层背景磁场(空间分布L值为3~7)。在模型基础上,给出内磁层典型电子束结构(能量0.1~100 keV)的两种初始分布(Uniform和Gaussian分布),模拟电子束在地磁场影响下的动力学过程。结果表明:电子束结构受地磁场影响出现纵向的整体偏转,并由于自场效应产生了纵向的拉伸和横向的发散;电子束整体的偏转角主要受地磁场强弱以及电子束运动与磁场夹角影响,而拉伸和发散效应则主要受电子束能量等参数所影响。
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关键词
地球内磁层
地球磁场
空间电荷效应
带电粒子束
粒子云模拟
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职称材料
题名
初始大扰动条件下双流系统的粒子相空间振荡
1
作者
焦鹿怀
付松
倪彬彬
张援农
机构
武汉大学电子信息学院空间物理系
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期1-11,共11页
基金
国家自然科学基金(42025404,42188101,41974186,42174188)资助。
文摘
双流系统产生的不稳定性过程是近地空间中常见的等离子体不稳定性现象.地球磁尾、等离子体片边界层、地球弓激波、太阳风、极隙区和极光加速区观测到的静电孤立波被认为是由双流不稳定性产生.地球空间环境并非均匀稳态,因此对双流系统演化过程的研究往往需要考虑初始的扰动.利用所建立的动理论粒子云模型方法,我们研究了初始大扰动下双流系统的不稳定性现象,发现初始大扰动条件下粒子相空间产生振荡现象,且振荡频率与初始扰动的空间波数有关,电场与电场能量也存在该频率成分.通过线性理论,求解出了粒子相空间振荡频率.它与粒子云模拟得到的频率一致.该频率为朗缪尔振荡频率的基础之上叠加一个与初始扰动的空间波数有关的频率偏移量.我们改变等离子体频率,进一步验证了上述结论.该研究结果表明初始扰动能够对双流系统的不稳定性现象产生重要影响,对于加深理解地球磁层中双流系统的演化过程有重要参考意义.
关键词
双流不稳定性
粒子云模拟
初始扰动
线性理论
Keywords
Two-stream instability
particle
-in-
cell
(
pic
)
simulations
Initial perturbation
Linear theory
分类号
P351 [天文地球—空间物理学]
下载PDF
职称材料
题名
地磁场中电子束结构运动的横向约束与周期振荡
被引量：
2
2
作者
焦鹿怀
葛亚松
张援农
郭英杰
冯明航
付松
机构
武汉大学电子信息学院空间物理系
中国科学院地质与地球物理研究所
中国科学院大学
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期3691-3703,共13页
基金
中国科学院先导B计划(XDB41000000)
国家自然科学基金(42188101,41974186,42174188)
民用航天预研项目(D020303,D020308,D020103,D020104)资助。
文摘
地球空间环境中的电子束结构能够对空间辐射环境产生重要影响.自由空间中运动的电子束主要受空间电荷效应支配,其结构同时在纵向方向上产生拉伸和在横向方向上产生发散效应.利用所建立的动力学粒子云模型方法,我们研究了平行于地球背景磁场(L~2,L代表磁赤道上空磁力线到地心的距离与地球半径的比值)运动的电子束结构的时空演化情况,发现地磁场中运动的电子束在横向方向上产生明显的边界约束和周期性振荡现象.通过追踪单粒子,明确了电子在横向方向上同时受到自场的静电斥力和地磁场的洛伦兹力作用,静电斥力主要在电子束运动的初始阶段起支配作用,而电子束结构的振荡效果由地磁场的洛伦兹力所支配.通过不同背景地磁场强度下的参量分析,我们进一步验证了这一推论,且电子束结构的振荡周期与电子回旋运动周期基本一致.该研究结果表明地球磁场能够对运动电子束结构产生重要的影响,这对于加深理解地球空间环境中的电子束结构时空演化有着重要参考意义.
关键词
地球磁场
空间电荷效应
带电粒子束
全粒子模拟
Keywords
Earth′s magnetic field
Space-charge effect
Charged
particle
beam
particle
-in-
cell
(
pic
)
simulations
分类号
P353 [天文地球—空间物理学]
下载PDF
职称材料
题名
基于粒子云方法研究地磁场对运动电子束的时空分布影响
被引量：
2
3
作者
冯明航
付松
倪彬彬
雷良建
焦鹿怀
机构
武汉大学电子信息学院
出处
《航天器环境工程》
北大核心
2021年第3期271-280,共10页
基金
北京卫星环境工程研究所创新基金项目(编号:CAST-BISEE 2019-035)。
文摘
空间电荷效应是空间带电粒子分布直接产生的相关效应,对于理解空间辐射环境有着重要意义。为研究地球磁场对空间电荷效应的影响,文章通过数值求解Poisson方程和相对论粒子运动方程,建立粒子云(particle-in-cell,PIC)自洽模型,并构建地球偶极子磁场模型作为内磁层背景磁场(空间分布L值为3~7)。在模型基础上,给出内磁层典型电子束结构(能量0.1~100 keV)的两种初始分布(Uniform和Gaussian分布),模拟电子束在地磁场影响下的动力学过程。结果表明:电子束结构受地磁场影响出现纵向的整体偏转,并由于自场效应产生了纵向的拉伸和横向的发散;电子束整体的偏转角主要受地磁场强弱以及电子束运动与磁场夹角影响,而拉伸和发散效应则主要受电子束能量等参数所影响。
关键词
地球内磁层
地球磁场
空间电荷效应
带电粒子束
粒子云模拟
Keywords
Earth’s inner magnetosphere
geomagnetic field
space charge effect
charged
particle
beam
particle
-in-
cell
(
pic
)
simulations
分类号
P318.24 [天文地球—固体地球物理学]
TM152 [天文地球—地球物理学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
初始大扰动条件下双流系统的粒子相空间振荡
焦鹿怀
付松
倪彬彬
张援农
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
2
地磁场中电子束结构运动的横向约束与周期振荡
焦鹿怀
葛亚松
张援农
郭英杰
冯明航
付松
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
下载PDF
职称材料
3
基于粒子云方法研究地磁场对运动电子束的时空分布影响
冯明航
付松
倪彬彬
雷良建
焦鹿怀
《航天器环境工程》
北大核心
2021
2
下载PDF
职称材料
已选择
0
条
导出题录
引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
检索结果
已选文献
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