无碰撞电流片哨声波不稳定性

通过数值求解文献[4]中物理模型A得到的一般形式的色散关系,讨论了无碰撞电流片低频波不稳定性问题.结果表明,哨声波能被无碰撞电流片直接激发.在中性片上(z/d_i=0),在较宽的波数范围内,斜哨声波是可以传播的,但它基本上是稳定的.在离子惯性区内(z/d_i<1,电子惯性区外),斜传播的哨声波是不稳定的.在离子惯性区边缘(z/d_i=1),斜传播的哨声波仍然是不稳定的,增长率更大,不稳定的波频率范围更高.此外,朝向中性片方向传播(k_zd_i<0)的哨声波比离开中性片方向传播(k_zd_i>0)的哨声波有更大的增长率.     

行星际结构与垂直无碰撞激波的相互作用

应用一维混合模拟方法数值研究了两种行星际结构──反向磁场和高密度等离子团与垂直无碰撞激波的相互作用．结果表明，随着激波上游区磁场的反向，下游区磁场将逐渐改变符号，且等离子体密度和速度分别呈现较强的湍动．激波上游和下游的物理量依然满足Rankine-Hugonoit关系．当高密度的等离子体团通过垂直无碰撞激波时，部分质子被激波反射，部分质子被加速并进入下游区域．由于质子速度分布为非Maxwell分布，在激波下游也激发出较强的湍动．     

无碰撞激波的理想MHD模拟

采用了WENO格式数值求解一维理想MHD方程组,模拟了行星际无碰撞激波,研究了垂直无碰撞激波与行星际反向磁场结构和高密度等离子体团的相互作用过程,并与粒子模拟的结果进行比对,两者的结果非常类似.模拟结果表明,对涉及无碰撞激波的大部分现象中理想MHD模拟是准确且可行的,同时相对于粒子模拟又有很好的计算效率,便于扩展至二维或三维的情形.     

空间等离子体与垂直无碰撞激波相互作用的数值实验

应用混合模拟方法数值研究了高Ａｌｆｖｅｎ－Ｍａｃｈ数垂直无碰撞激波与等离子体间的相互作用。结果表明，激波上游的磁场非常稳定，粒子分布近似为Ｍａｘｗｅｌｌ分布。激波下游磁场存在不规则的湍动，质子分布有一个高能尾，且有些质子被激波反射。跟踪少量高速质子的计算结果表明，在ｔ＝４０Ωｉ＾－１时约有４０％的质子被激波反射，而７％质子可被加速，最大速度值可达到２０ＶＡ激波区的电场分布对质子的减速或加速起了主要     

行星际结构与准平行无碰撞激波的相互作用

应用一维混合模拟方法数值研究了高密度等离子体团和行星际激波与准平行无碰撞激波的相互作用．结果表明，由于推平行无碰撞激波上游的大振幅低频波动的散射，除了在通过激波过渡区时稍有压缩外，等离子体团从激波的上游开始就一直是不断弥散的．行星际激波在向准平行无碰撞激波靠近的过程中，会在其上游产生大振幅的低频波动，同时行星际激波的强度不断增加，最后和准平行无碰撞激波会并成一个新的激波，在新激波前继续有大振幅的低频波动产生     

准平行无碰撞激波的混合模拟

本文应用一维混合模拟方法数值研究了准平行无碰撞激波的结构.结果表明,激波上游的质子和准平行无碰撞激波相互作用后,有部分质子被激波反射,并向激波上游运动很长一段距离,从而激发起束流不稳定性,引起大振幅的共振右旋偏振的低频波动.这些波动在太阳风的带动下向激波下游运动,靠近激波后与激波合井,同时在激波的上游不断有新的波动产生.此过程能不断重复地进行.在平行无碰撞激波的情况下,在激波的下游还有大振幅的非共振右旋偏振的低频波动.激波上游的低频波动在向下游运动的过程中强度不断加强,最后超过原来激波的强度,形成新的激波.      

近地磁尾准无碰撞磁重联事件

综合分析了ClusterⅡ－C1飞船在2001年9月15日飞越地球磁尾等离子体片区的热离子和磁场观测资料。结果表明，约在0340－0440UT时间期间，资料多次呈现出较强的尾向离子流（VXGSM＜0），明显的南向磁场分量（BZGSM＜0），以及明显的晨－昏向磁场分量BYGSM等特征。由此可以推断，在磁尾等离子体片中，在径向方向XGSE＞－18．6Re范围内，可能发生了多次磁重联事件，整个事件持续期约1h。磁重联事件的观测特征与准无（或半）碰撞磁重联理论的基本图像符合一致，因此这些事件应当是准无碰撞磁重联事件。     

无碰撞低β磁流管中的非线性波

对无碰撞低β磁流管中柱对称状态下等离子体非线性静电波的存在进行了研究, 其结果表明: (1)若参数满足0<|(a/M²-1)E₀|<1, 存在着非线性周期波;(2)若|(a/M²-1)E₀|=1, 存在着隆起和下凹的孤立波, 也存在着激波;(3)若|(a/M²-1)E₀|>1, 存在着周期波, 也存在着隆起的孤立波。还对波的某些特性进行了研究。     

存在初始引导场情况下的无碰撞磁场重联

采用二维三分量的全粒子模拟方法研究了不同初始引导场情况下的无碰撞磁场重联及初态为一维的Harris电流片.结果表明,Bz0＞0.5B0的强引导场不仅会显著改变粒子的运动轨迹,而且会改变重联区附近的电场和流场结构,从而影响重联率和电子加速.运用广义欧姆定律解释了不同引导场下电场的结构特征.另外,通过对扩散区附近束流电子的跟踪研究发现,在二维模型中,不论引导场强弱,位于扩散区中心垂直模拟平面的感应电场对电子加速起主要作用,而扩散区外平面电场的贡献很小.     

准平行无碰撞激波上游能量粒子的观测研究

通过Cluster卫星在2005年3月16日观测到的一个准平行激波观测事例,研究了准平行激波上游低频等离子体波动与能量离子之间的关系.卫星观测结果表明,在准平行激波上游,离子微分能通量受到了非线性波动的调制.在磁场强度较小区域,离子微分能通量较高.产生这种现象的可能原因是准平行激波上游的非线性波动可以捕获离子,被捕获的离子在波动中来回弹跳并被电场加速,从而导致磁场强度较小区域离子微分能通量较高.这一观测结果与已有的混合模拟结果相吻合.     

Collisionless reconnection in the magnetotail

Recent developments regarding collisionless reconnection in current sheets with a finite normal magnetic field component (B_z) are reviewed. In 2-D x, z configurations the ion tearing mode is stabilized by the electron compressibility. When the y dependence is included, cross-field current instabilities can be excited. Of these, the drift kink mode appears to be particularly important. 3-D electromagnetic particle simulations indicate that this mode can act as the precursor to the growth of tearing modes and subsequent reconnection.     

引导场对无碰撞电流片低频电磁不稳定性的影响

通过数值求解无碰撞电流片中可压缩磁流体力学模型下得到的一般形式的色散关系,讨论了无碰撞电流片中引导场对低频电磁波不稳定性的影响.结果表明,平衡态磁场中的引导场,对于三维扰动传播的波不稳定性有很强的影响.(1)在电流片中间平面上(z=0),无引导场时,没有不稳定性发生,但若存在引导场,不稳定性便发生,并随着引导场的增强,不稳定性明显增强,不稳定的波模可能是低混杂模.(2)在中间平面附近(z=0.2),电流片是不稳定的.随着引导场的增强,不稳定性增长率明显地增强,不稳定的波模从平行和反平行两个方向传播变为反平行方向一个方向传播,并且是斜传播的,具有低频哨声模或低混杂模的特征.(3)在电流片边缘附近(z=0.8),引导场对不稳定的波模和增长率没有明显影响,不稳定的波模都是准平行的哨声波.     

电离层D区域电子浓度和电子有效损耗率随时间的变化

本文根据D电离层的电离复合理论,讨论了利用单站、单一频率的LF天波资料连续监测和研究D区域固定高度上电子浓度N(h₀,t)和电子有效损耗率ψ(h₀,t)随时间变化的方法。应用这一方法对武昌站的部分实验资料作了分析,得到了N(h₀,t)的日变化、月变化曲线;并发现ψ(h₀,t)也有明显的日照效应,上、下午呈现显著的不对称性;两者的逐日变化都较小。     

应用“TTME”法对气缸套磨损规律进行精密测量的研究

为了精确测量气缸套磨损分布,需要使用高准确度测量系统。尽管电容测微仪具有很高的准确度,但测量系统存在有很大的机械误差。采用“两次测量误差消除”(TTME)法,应用计算机软件对测量系统的测量误差进行了修正。从而提高了测量系统的准确度,满足了测量要求。通过对8V150柴油机的气缸套进行实际测量表明,该方法比传统的测量方法准确度提高了近10倍。     

无碰撞激波上游低频波的激发及其对激波耗散机制的影响

由于很大一部分来自激波上游的粒子被激波面所反射,因此在准平行无碰撞激波的上游存在着等离子体束流.通过一维混合模拟方法,计算了束流密度较小(n_b/n₀=0.02)和较大(n_b/n₀=0.2)两种不同情形下的等离了体束流不稳定性.结果表明,在束流密度较小时,束流激发的主要是平行于背景磁场方向传播的右旋波,此波动只能对束流粒子产生影响,包括减速和加热.在束流密度较大时,束流可同时激发平行和反平行于背景磁场方向传播的右旋波,除能对束流粒子产生影响外,还可通过非共振作用加速和加热背景粒子.文中对准平行无碰撞激波耗散机制的影响也进行了讨论.     

武汉地区电离层TEC和NmF2及板厚的季节变化

通过利用武汉电离层观测站(114.4°E,30.6°N)1980-1990年对E8T-Ⅱ卫星信标的法拉第旋转测量的TEC(电子浓度总含量)数据,以及由测高仪测量的1980-1990年间的f0F2(F2层临界频率)数据,研究了武汉地区TEC,NmF2(最大电子浓度)和板厚的季节变化,同时比较了IRI和武汉单站模式在预测NmF2季节性方面的有效性.武汉单站模式在预测NmF2季节性变化方面优于IRI模式.      

Electrostatic Structure of the Electron Phase-space Holes Generated by the Electron Two-stream Instability with a Finite Width

Space satellite observations in an electron phase-space hole (electron hole) have shown that bipolar structures are discovered at the parallel cut of parallel electric field, while unipolar structures spring from the parallel cut of perpendicular electric field. Particle-in-cell (PIC) simulations have demonstrated that the electron bi-stream instability induces several electron holes during its nonlinear evolution. However, how the unipolar structure of the parallel cut of the perpendicular electric field formed in these electron holes is still an unsolved problem, especially in a strongly magnetized plasma (Ω_e > ω_pe, where Ω_e is defined as electron gyrofrequency and ω_pe is defined as plasma frequency, respectively). In this paper, with two-dimensional (2D) electrostatic PIC simulations, the evolution of the electron two-stream instability with a finite width in strongly magnetized plasma is investigated. Initially, those conditions lead to monochromatic electrostatic waves, and these waves coalesce with each other during their nonlinear evolution. At last, a solitary electrostatic structure is formed. In such an electron hole, a bipolar structure is formed in the parallel cut of parallel electric field, while a unipolar structure presents in the parallel cut of perpendicular electric field.

     

新型半导体导电类型判别仪设计与研制

在详细分析金属和半导体接触的整流理论基础上,通过增加补偿二极管、保护电路和数码显示电路改进了传统的三探针整流法,设计了一款用于对半导体材料导电类型判别的测试仪,实际运行结果表明该测试仪具有准确度高、电路结构简单、操作简便、成本低等特点,可满足实际生产和教学的需要.