شبيه‌سازي نسبيتي معادله ولاسوف براي انبساط پلاسما به خلاء

Relativistic simulation of the Vlasov equation for plasma expansion into vacuum

شبيه‌سازي نسبيتي معادله ولاسوف براي انبساط پلاسماي بدون برخورد به خلا ء ارائه شده است. مدل شبيه‌سازي براساس فضاي فاز 1+1 بعدي و تقريب الكتروستاتيك قرار دارد. به اين منظور، ديناميك الكترون‌ها با معادله ولاسوف نسبيتي بررسي مي‌شود. با صرف‌نظر كردن از دماي يون‌ها، از معادله‌هاي شاره‌اي براي ديناميك آنها استفاده مي‌شود. تابع توزيع اوليه الكترون‌ها، ماكسولي نسبيتي مي‌باشد. نتايج نشان مي‌دهند كه به دليل دماي نسبيتي الكترون‌ها، فرآيند انبساط در مقايسه با دماهاي غير نسبيتي سريعتر اتفاق مي‌افتد، ميدان الكتريكي حاصله قوي‌تر مي‌باشد و يون‌ها تا سرعت‌هاي بالاتري شتاب مي‌گيرند.

In this study, relativistic Vlasov simulation of plasma for expansion of collisionless plasma for into vacuum is presented. The model is based on 1+1 dimensional phase space and electrostatic approximation. For this purpose, the electron dynamics is studied by the relativistic Vlasov equation. Regardless of the ions temperature, fluid equations are used for their dynamics. The initial electrons distribution function is the relativistic Maxwellian. The results show that due to the electrons relativistic temperature, the process of the plasma expansion takes place faster, the resulting electric field is stronger and the ions are accelerated to higher velocities, in comparison to the non-relativistic case.