Гущин М.Е., Коробков С.В., Костров А.В., Стриковский А.В. «Формирование и распространение частотно-модулированных волн свистового диапазона частот в магнитоактивной плазме» Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секции 4–5. "Электроника, электродинамика, миллиметровые и террагерцовые волны", с. 16-17 (2006)

Экспериментально исследовано распространение волн свистового диапазона частот в магнитоактивной плазме с нестационарным магнитным полем. Эксперименты проводились на стенде «Крот» в распадающейся плазме с плотностью n=4·10¹⁰–10¹² см^–3. Для возмущения магнитного поля использовалась рамочная антенна (R=10 см), через которую пропускался как периодический, так и апериодический ток (I<100 А). Явления преобразования амплитуды и частоты вистлеров исследовались при различных величинах внешнего магнитного поля (B₀=30–100 Гс), в широком диапазоне частот (f = 50–200 МГц).

Кирпичев С.Б., Поляков О.П., Поляков П.А. «Ленгмюровсие волны в тонкой плазменной нити» Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секции 4–5. "Электроника, электродинамика, миллиметровые и террагерцовые волны", с. 30-32 (2006)

Предложен метод расчета спектра продольных плазменных колебаний в тонкой плазменной нити не опирающийся непосредственно на граничную задачу уравнений электродинамики. В этом методе сила взаимодействия между зараженными частицами вычисляется непосредственно на микроскопическом уровне. Для исключения нефизических сингулярностей используется метод регуляризации (сглаживания) особенности силы взаимодействия на близких расстояниях, аналогично тому, как это делается в методе крупных частиц при непосредственном численном моделировании плазменных систем/

Вагин Д.В., Поляков П.А., Русаков А.Е. «Вырождение мод Бернстейн в релятивиской плазме с нерелятивистским поперечным разбросом температур» Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секции 4–5. "Электроника, электродинамика, миллиметровые и террагерцовые волны", с. 55-57 (2006)

Моды Бернстейн возникают благодаря наличию теплового разброса скоростей электронов в магнитоактивной плазме и в чистом виде могут наблюдаться при распространении волны перпендикулярно внешнему магнитному полю. Важной особенностью этих мод является то, что они существуют в области отсечки колебательного спектра холодной замагниченной плазмы. В данной работе рассмотрена проблема трансформации мод Бернстейн с увеличением температуры вплоть до ультрарелятивистских значений. Существует ряд работ, в которых высказывается сомнение в возможности существования таких мод в случае релятивистских температур. Поэтому авторами было проведено теоретическое и численное исследование наличия этих резонансов в модели релятивистской плазмы с нерелятивистским поперечным разбросом температур. Данный выбор был сделан, исходя из соображений, что, во-первых, в лабораторных условиях реализуется именно такая конфигурация, во-вторых, решение трехмерной задачи в релятивизме натыкается на объективные математические трудности.

Ребров И., Гамируллин М. «Экспериментальное исследование плазменных актуаторов» Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии. Доклады X Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 100-летию со дня рождения академика В.В. Струминского, Новосибирск, 23–25 апреля 2014 г., http://pmtent10.itam.nsc.ru/ru/reportlist (2014)

Проведены экспериментальные исследования набора электрогазодинамических исполнительных элементов, функционирующих на основе приповерхностного диэлектрического барьерного разряда (ДБР-актуаторов). Мультиактуаторные системы могут использоваться для управления пограничным слоем на протяженных аэродинамических поверхностях, в частности, для управления ламинарно-турбулентным переходом на стреловидном крыле. С целью миниатюризации системы ДБР-актуаторов и повышения ее эффективности в ЦАГИ предложена упрощенная трехэлектродная схема с промежуточными экранирующими электродами и общим для всех актуаторов сплошным ускоряющим электродом. Для проверки работоспособности предложенной схемы выполнены экспериментальные исследования на модели с девятью последовательно расположенными актуаторами в отсутствие внешнего обтекания. С помощью насадка полного давления проведены измерения индуцируемой актуаторами скорости воздуха. На рис. 2 показаны распределения скорости вдоль поверхности модели, измеренные на расстоянии 0.6 мм от поверхности при амплитуде высоковольтных импульсов, подаваемых на внешние и экранирующие электроды 4.2 кВ. На основе интегрального метода импульсов оценена объемная сила, создаваемая рассмотренным набором актуаторов. Предложен простой метод оценки средней электрической мощности, потребляемой актуаторами. Для экспериментального исследования и оптимизациии предложенной схемы ДБР-актуаторов в Институте электрофизики и электроэнергетики РАН создан уникальный высокочастотный генератор высоковольтных импульсов с различными формами нарастания и спада напряжения, в частности, отвечающий требованиям получения максимальной длины скользящего разряда, что позволяет покрывать значительную площадь поверхности крыла, закрылка или щитка. Для измерения необходимых характеристик разрабатываемой системы ДБР-актуаторов создан экспериментальный комплекс по исследованию скоростных характеристик воздушного потока, индуцируемого актуаторами, который состоит из микро-прецизионнного подвижного анемометра, счетчика ионов, пирометра для измерения температуры электродов и диэлектрической поверхности, программного обеспечения для сбора, хранения данных и их обработки в режиме реального времени. Решена задача математического моделирования электрогидродинамического потока, поддерживаемого ДБР, в которой рассматривается динамика распространения заряженных частиц в газовой среде, проанализировано распределение пространственного поля скоростей.

Корпусов М.О., Панин А.А. «О непродолжаемом решении и разрушении решения одномерного уравнения ионно-звуковых волн в плазме» Математические заметки, 102, № 3, с. 383-395 (2017)

Рассмотрена начально-краевая задача для уравнения ионно-звуковых волн в плазме. Доказана теорема о непродолжаемом решении. Методом пробных функций получены достаточные условия разрушения решения за конечное время и оценка сверху на время разрушения.

Белашов В.Ю. «Неодномерные нелинейные ионно-звуковые волны в плазме с учетом релятивистских эффектов» Геомагнетизм и аэрономия, 57, № 3, с. 307-311 (2017)

На основе модели уравнения Кадомцева–Петвиашвили аналитически и численно изучается структура и динамика ионно-звуковых волн в плазме без магнитного поля, включая случай столкновительной слаборелятивистской плазмы, когда должны учитываться высокоэнергетичные потоки частиц, которые имеют место в магнитосферной плазме. Показано, что если скорость частиц в плазме приближается к скорости света, то при распространении двумерной уединенной ионно-звуковой волны доминируют релятивистские эффекты, сильно влияющие на ее фазовую скорость, амплитуду и характеристическую длину. Полученные результаты могут иметь применение при изучении нелинейных волновых процессов в магнитосфере, а также в лазерной и астрофизической плазме.

Чернышов А.А., Ильясов А.А., Могилевский М.М., Головчанская И.В., Козелов Б.В. «Особенности возбуждения волн ионно-акустического типа в высокоширотной ионосфере» Геомагнетизм и аэрономия, 57, № 3, с. 333-342 (2017)

В общем случае, широкополосная электростатическая турбулентность, наблюдаемая в высокоширотной ионосфере, является суперпозицией нелокальных волн ионно-акустического и ионно-циклотронного типа. При наличии сдвига продольной скорости ионов, ионно-акустические моды могут генерироваться неустойчивостью, к которой приводит неоднородное распределение плотности энергии волны. Настоящая работа посвящена исследованию возбуждения наклонных ионно-акустических волн в фоновых конфигурациях с неоднородными профилями электрического поля и продольной скорости ионов. Разработан численный алгоритм и проведено моделирование данной неустойчивости при различных параметрах фоновой плазмы. Показана принципиальная возможность генерации наклонных ионно-акустических волн градиентом продольной скорости ионов. При этом волновой спектр оказывается широкополосным, что соответствует спутниковым наблюдениям.

Попель С.И., Морозова Т.И. «Волновые процессы при взаимодействии хвоста магнитосферы Земли с пылевой плазмой у поверхности Луны» Физика плазмы, 43, № 5, с. 474-484 (2017)

Представлено описание волновых процессов при взаимодействии хвоста магнитосферы Земли с пылевой плазмой у поверхности Луны. Показано, что возбуждение волн возможно для параметров фотоэлектронов, характеризуемых квантовым выходом лунного реголита из работы Willis R.F., Anderegg M., Feurbacher B., Fitton B. // Photon and Particle Interaction with Surface in Space / Ed. R.J.L. Grard. Dordrecht: D. Reidel, 1973. P.389. Ионно-звуковые волны возбуждаются в областях магнитного переходного и/или пограничного слоев магнитосферы в результате развития линейной гидродинамической неустойчивости, тогда как генерация пылевых звуковых волн обусловлена развитием линейной кинетической неустойчивости во всей области взаимодействия хвоста магнитосферы с пылевой плазмой у Луны. В обеих ситуациях развитие неустойчивостей обусловлено относительным движением ионов магнитосферы и заряженных пылевых частиц. Исследованы процессы развития ионно-звуковой и пылевой звуковой турбулентности. Ионно-звуковая турбулентность рассматривается с позиций сильной турбулентности, тогда как для описания пылевой звуковой турбулентности используется теория слабой турбулентности. Для случаев ионно-звуковой и пылевой звуковой турбулентности определены плотности энергии колебаний, эффективные частоты столкновений, а также возникающие в системе электрические поля. Оказывается, что при развитии ионно-звуковой турбулентности в плазменно-пылевой системе у Луны могут возбуждаться электрические поля, несколько меньшие электрических полей у поверхности Луны, возникающих в процессе зарядки ее поверхности при взаимодействии Луны с солнечным излучением, но тем не менее вполне значимые для установления адекватной картины электрических полей над Луной. Полученные эффективные частоты столкновений следует учитывать при записи гидродинамических уравнений для ионов пылевой плазмы с учетом ее турбулентного нагрева.

Румянцев Д.А., Шленов Д.М., Ярков А.А. «Резонансы в комптоноподобных процессах рассеяния во внешней замагниченной среде» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 152, № 3, с. 483-494 (2017)

Рассмотрены возможные резонансные эффекты в древесных двухвершинных амплитудах для переходов jf→j’f’ в постоянном однородном магнитном поле и в присутствии замагниченной плазмы, состоящей из заряженных фермионов для различных комбинаций вершин скалярного, псевдоскалярного, векторного и аксиально-векторного типов. В качестве приложения полученных результатов исследован процесс рассеяния фотона на электронах замагниченной плазмы, γe→γe, в области резонанса и вычислен коэффициент поглощения фотона в этой реакции. Получено сечение данного процесса и проведено его сравнение с имеющимися в литературе результатами.

Климачков Д.А., Петросян А.С. «Волны Россби в магнитной гидродинамике вращающейся плазмы в приближении мелкой воды» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 152, № 4, с. 705-721 (2017)

Изучаются вращающиеся магнитогидродинамические течения тонкого слоя астрофизической плазмы со свободной границей на бета-плоскости. Для изучения нелинейных взаимодействий волн Россби используется приближение мелкой воды, основанное на усреднении по глубине исходных уравнений магнитной гидродинамики плазмы. Магнитогидродинамические уравнения мелкой воды обобщены на случай слоя плазмы во внешнем вертикальном магнитном поле. Рассматриваются два типа течений: течения во внешнем вертикальном магнитном поле и течения при наличии горизонтального магнитного поля. Качественный анализ дисперсионных кривых показывает наличие трехволновых нелинейных взаимодействий магнитных волн Россби в обоих случаях. В частном случае отсутствия внешнего магнитного поля динамика волн в слое плазмы аналогична динамике волн в нейтральной жидкости. Асимптотическим методом многомасштабных разложений выведены нелинейные уравнения взаимодействия для медленно меняющихся амплитуд, описывающие трехволновые взаимодействия в вертикальном внешнем магнитном поле и трехволновые взаимодействия волн в горизонтальном магнитном поле. Показано, что существуют распадные неустойчивости и механизмы параметрического усиления волн для каждого из рассматриваемых случаев. Найдены инкременты неустойчивостей и коэффициенты параметрического усиления для соответствующих процессов.