Войти
Моделирование плазмы относится к решению уравнений движения, которые описывают состояние плазма. Обычно оно сочетается с уравнениями Максвелла для электромагнитных полей или уравнением Пуассона для электростатических полей. Существует несколько основных типов моделей плазмы: одночастичные, кинетические, жидкостные, гибридные кинетические / жидкостные, гирокинетические и системы многих частиц.
Модель отдельной частицы описывает плазму как отдельные электроны и ионы, движущиеся в наложенных (а не самосогласованных) электрических и магнитные поля. Таким образом, движение каждой частицы описывается Законом силы Лоренца. Во многих случаях, представляющих практический интерес, это движение можно рассматривать как суперпозицию относительно быстрого кругового движения вокруг точки, называемой ведущим центром, и относительно медленного сноса этой точки.
Кинетическая модель - это наиболее фундаментальный способ описания плазмы, в результате которого создается функция распределения
где независимые переменные 
Чтобы упростить кинетическое описание, модель жидкости описывает плазму на основе макроскопические величины (моменты скорости распределения, такие как плотность, средняя скорость и средняя энергия). Уравнения для макроскопических величин, называемые уравнениями жидкости, получаются путем взятия моментов скорости из уравнения Больцмана или уравнения Власова. Уравнения жидкости не закрываются без определения коэффициентов переноса, таких как подвижность, коэффициент диффузии, усредненные частоты столкновений и так далее. Чтобы определить коэффициенты переноса, необходимо принять / выбрать функцию распределения по скоростям. Но это предположение может привести к невозможности уловить физику.
Хотя кинетическая модель точно описывает физику, она более сложна (и в случае численного моделирования требует больших вычислений), чем модель жидкости. Гибридная модель представляет собой комбинацию жидкостной и кинетической моделей, в которой одни компоненты системы рассматриваются как жидкость, а другие - кинетически.
В гирокинетической модели, которая подходит для систем с сильным фоновым магнитным полем, кинетические уравнения усредняются по быстрому круговому движению гирорадиус. Эта модель широко использовалась для моделирования нестабильностей плазмы токамака (например, коды GYRO и Gyrokinetic ElectroM Magnetic ), а в последнее время - в астрофизических приложениях.
Квантовые методы пока не очень распространены в моделировании плазмы. Их можно использовать для решения уникальных задач моделирования; как ситуации, когда другие методы не применяются. Они включают применение квантовой теории поля к плазме. В этих случаях электрическое и магнитное поля, создаваемые частицами, моделируются как поле ; Паутина сил. Частицы, которые движутся или удаляются из населения, толкают и тянут эту паутину сил, это поле. Математический подход к этому включает лагранжеву математику.
