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文档简介
第6章等离子体中的输运过程在前几章,介绍并应用单粒子轨道理论、磁流体力学方程研究和处理了等离子体中的一系列问题,其特点都忽略了带电粒子间的碰撞。磁流体力学模型是建立在粒子间频繁碰撞基础上的,但把它应用于等离子体波问题时,往往又忽略其碰撞的影响,这是因为波的频率远大于等离子体中粒子间的碰撞频率。因而可以把碰撞的影响忽略。现在还有一类问题,如等离子体处于不平衡状态如何趋向平衡,这就需要等离子体中带电粒子短程的库仑碰撞等离子体内部存在密度、速度、温度的空间不均匀或存在电场时,将会出现粒子流、动量流、能量流或电流,这些属于一定物理量在空间的传输过程称输运过程,也涉及等离子体中粒子间的碰撞由于等离子体中粒子间的库仑长程相互作用、离子与电子质量相差很大,而且往往存在强磁场因此等离子体中的输运现象变得十分复杂。等离子体输运现象在受控核聚变研究的很多方面都有重要作用,因此输运过程在等离子体物理中占有重要地位ˉ严格处理等离子体的输运问题,应该用微观的动理论,采用分布函数描述,用动理论方程研究分布函数的时间演化,然后一切宏观量(如密度平均速度、温度、电流密度等)都是由速度分布函数对相应微观量求平均值得到,从而得到等离子体宏观行为。如果只需要了解一些宏观量的变化,也可以从磁流体力学方程出发进行研究。磁流体力学方程包括每一种粒子的连续性方程、运动方程、能量方程和广义欧姆定律等,这些方程组中的电磁场如忽略波场,即只保留外场,于是不需要麦克斯韦方程组,这样磁流体力学方程组就是输运方程组。因此需要联立求解等离子体中所有带电粒子组成的流体的输运方程组,就可得到完整的输运过程的描述,输运方程中的系数通过动理学方程求得。本章主要介绍的就是这方面内容。61等离子体的输运方程组■等离子体输运方程组可以用唯象的方法来建立也可以用等离子体动理学方程求速度矩来严格推导。在第4章中已采用后一种方法得到了各种粒子成份的磁流体力学方程组,因此很容易由此得到输运方程组1.连续性方程ona+v(naua)=0上式表示粒子数守恒,如令P=mn为质量密度,则由上式,可以得到质量守恒方程2.运动方程nlqa(E+a×B)-VPa-V·+RR为弹性碰撞造成的对α粒子的摩擦阻力,(β≠α)表示不同类粒子弹性碰撞的动量交换ⅴ·豆为粒子弹性碰撞引起的对粒子的粘滞力
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