摘要：由于等离子体在自然界中的广泛存在，电磁波同时也作为无线电通信的重要载体，研究其在等离子体中的传播特性就尤为重要。像是在空间通信等众多领域当中，等离子体隐身在其中就发挥了很大的作用。

麦克斯韦方程组在本论文得到运用，我们利用数值模拟了电磁波在自由边界、有电阻壁条件下等离子体中的演化过程。研究采用建立物理模型、数值模拟等方法，讨论了电阻率、电阻壁模对电磁波演化过程的影响。

首先，简单介绍了等离子体及其相关知识，等离子体中电磁波不稳定性的概述、分类以及描述电磁波不稳定的基本方法。

然后，利用麦克斯韦方程组，采用均匀的等离子体层，在平板几何模型下通过初值问题求数值解的方法得出了电磁波在自由边界条件下等离子体中演化过程。结果表明，电磁波在等离子体中传播过程中，随着时间的变化等离子体的磁能会逐渐增加最终达到非线性饱和，磁能将随电阻率的增大而逐渐减小，另外磁力线将会随其演化发生重联，并伴有能量的释放。

接下来，在有电阻壁的条件下研究对电磁波演化的影响，同时，根据与自由边界条件下电磁波演化的比较，探索控制其演化过程的条件及影响因素。

在本文的最后给出总结与展望。

关键词：等离子体；电磁波；演化；数值模拟 

 

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论- 1 -

1.1研究的背景和意义- 1 -

1.1.1研究背景- 1 -

1.1.2研究意义- 1 -

1.2国内外研究现状- 1 -

1.3本文主要研究内容- 2 -

第2章 等离子体中电磁波不稳定性介绍- 3 -

2.1等离子体中电磁波不稳定性概述- 3 -

2.2等离子体中电磁波不稳定性的分类- 3 -

2.2.1瑞利-泰勒不稳定性- 4 -

2.2.2普遍不稳定性- 4 -

2.2.3参量不稳定性- 4 -

2.3分析电磁波不稳定性的基本方法- 4 -

2.3.1简正模分析法- 4 -

2.3.2能量原理- 4 -

2.3.3初值问题求数值解法- 4 -

第3章 自由边界条件下等离子体中电磁波演化过程的数值模拟- 6 -

3.1物理模型- 6 -

3.1.1初始平衡- 6 -

3.1.2等离子体中电磁波演化区- 6 -

3.2无量纲化参量- 7 -

3.3初始位形和边界条件- 7 -

3.3.1初始条件- 7 -

3.3.2边界条件- 8 -

3.4结果分析与讨论- 8 -

3.4.1不同电阻率下磁能变化的趋势- 8 -

3.4.2不同时刻磁通函数的变化趋势- 9 -

3.5本章小结- 10 -

第4章 电阻壁条件下等离子体中电磁波演化过程的数值模拟- 11 -

4.1初始平衡- 11 -

4.2物理模型和方程组- 11 -

4.2.1等离子体中电磁波演化区- 11 -

4.2.2电阻壁区- 12 -

4.3无量纲化参量- 12 -

4.4初始条件- 12 -

4.5边界条件- 13 -

4.5.1薄壁近似处理- 13 -

4.5.2等离子体的下边界与上边界- 13 -

4.6结果分析与讨论- 13 -

4.6.1不同时刻磁通变化趋势- 13 -

4.6本章小结- 14 -

第5章 总结与展望- 15 -

5.1总结- 15 -

5.2展望- 15 -

参考文献- 16 -

致谢- 17 -