نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

پژوهش

10.24200/nst.2022.1010.1685

چکیده

در این مقاله انواع دو شاخگی ها و ویژگیهای فضای فاز مربوط به انتشار امواج یون-صوتی در یک پلاسما با حضور الکترونهای پر انرژی با توزیع غیر حرارتی و یون های گرم مطالعه شده است. ابتدا یک سیستم دینامیکی برای تحول این امواج فرکانس پایین بدست آمده است و سپس منحنی دوشاخگی سیستم در فضای پارامتری نقاط تعادل و چگالی الکترونهای پرانرژی ترسیم شده است. محاسبات عددی انجام شده روی پایداری سیستم نشان می‌دهد که به ازای مقادیر معینی از چگالی الکترونهای پر انرژی در پلاسما، تحول دینامیکی امواج به شکلی است که در آن دوشاخگی ترابحرانی رخ می‌دهد. به ازای مقادیر بحرانی از جمعیت الکترونهای سریع دو موج سالیتونی و تناوبی غیر خطی بهم برخورد می‌کنند و سپس پایداری آنها تغییر می‌کند. علاوه بر این، با افژایش چگالی الکترونهای سریع از این مقدار بحرانی، دوشاخگی زین-گره اتفاق می افتد که منجر به انتشار یک موج تناوبی در پلاسما می شود. محدوده وجود دوشاخگی ها و گذار بین امواج غیر خطی به ازای مقادیر مختلف دمای یونی و چگالی الکترونهای پر انرژی نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of energetic electrons on transcritical bifurcation of low-frequency electrostatic waves in plasma

چکیده [English]

: In this paper, the bifurcation types and phase portrait properties of ion-acoustic traveling waves are studied in a plasma comprising warm adiabatic ions and energetic electrons with nonthermal distribution function. A dynamical system is first derived for the low frequency waves evolution, and then the bifurcation response is determined on the fixed points-energetic electron concentration plane. Our numerical results show that the motion dynamics of traveling waves undergoes a transcritical bifurcation for given value of energetic electrons. At the critical value of electron density, both solitary and nonlinear periodic waves coalesce, and then switch their stability. Moreover, for higher values of the fast electrons density, a saddle-node bifurcation occurs which leads to the propagation of periodic waves in plasma. The existence domain of bifurcation and transition between nonlinear modes are also determined for different values of ion temperature and energetic electrons density.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bifurcation analysis
  • Low frequency waves
  • Phase portrait
  • energetic electrons