Квазилинейное моделирование развития вейбелевской турбулентности в анизотропной бесстолкновительной плазме
Кузнецов А.А., Нечаев А.А., Гарасёв М.А., Кочаровский Вл.В.

Поступила в редакцию: 31 Мая 2023

DOI: 10.31857/S0044451023120210

PDF (1189.4K)

Развит спектральный квазилинейный подход к задаче о ТЕМ-вейбелевской неустойчивости в анизотропной бесстолкновительной плазме, который учитывает лишь интегральное нелинейное взаимодействие мод посредством их совместного изменения средней по пространству функции распределения частиц по скоростям. В рамках данного приближения получена замкнутая система уравнений для одно- и двумерной эволюции пространственных мод (гармоник) функции распределения частиц и электромагнитного поля в условиях, когда ось анизотропии плазмы, волновой вектор и магнитное поле мод взаимно ортогональны друг к другу. Проведено сравнение численного решения этой системы уравнений с имеющимися результатами одномерной аналитической квазилинейной теории в области ее применимости, а также с результатами двумерного моделирования методом частиц в ячейках, учитывающим и прямое четырехволновое взаимодействие мод. Установлено, что в простейших случаях одномерной и аксиально-симметричной двумерной задач для бимаксвелловской плазмы квазилинейные явления оказываются определяющими на весьма длительной стадии нелинейного развития турбулентности. Отмечено, что на более позднем этапе ее затухания и в более общей постановке задачи, в частности, при наличии внешнего магнитного поля, наряду с квазилинейными явлениями может проявляться и непосредственное нелинейное взаимодействие мод. На основе проведенного анализа выявлен вклад тех или иных нелинейных эффектов в эволюцию пространственного спектра вейбелевской турбулентности и изучены ее свойства, включая автомодельный характер и качественно различные стадии динамики неустойчивых мод.