مجله علوم، مهندسی و فناوری هسته‌ای

بررسی نظری رفتار سالیتون‌های یون صوتی در مختصات کروی در یک پلاسمای دو دمایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مهزاد نظام
اکبر نظری گلشن

گروه فیزیک، دانشگاه شاهد، صندوق پستی: 159-18155، تهران ـ ایران

https://doi.org/10.24200/nst.2019.998
چکیده
این مقاله ویژگی­های انتشار امواج سالیتون یون­صوتی دامنه­کوچک را در پلاسمای شامل یون­های­ سیال سرد و الکترون­های چند دمایی (الکترون­های سرد و گرم)، با توزیع محدود مورد بررسی قرار می­دهد. ابتدا یک مجموعه معادله­ی سیالی در مختصات کروی برای پلاسمای فوق نوشته شد و سپس با به کارگیری روش اختلال کاهش یافته، معادله­ی کورتوگ- دو وریس که دارای جواب سالیتونی است، در مختصات کروی به دست آمد. معادله­ی کورتوگ- دو وریس به دست آمده با استفاده از روش اختلال هموتوپی حل شد. هم­چنین اثر پارامترهایی چون تراکم الکترون­ها، نسبت چگالی الکترون­ها به یون­ها و نسبت دما بر روی خصوصیت­های ساختار سالیتونی یون­صوتی مورد بررسی قرار گرفت. برخی از نتیجه­های به دست آمده نشان داد که همراه با کاهش در تراکم الکترون­ها، پهنای سالیتون­ها افزایش پیدا می­کند و موج به سمت مثبت (پیش­رونده) حرکت می­نماید. از لحاظ فیزیکی، دلیل این واقعیت این است که در اثر کاهش پارامتر متراکم ،q، ضریب غیرخطی معادله­ی کورتوگ- دو وریس کاهش، و به همین دلیل پهنای سالیتون افزایش می­یابد.

کلیدواژه‌ها

‌سالیتون
امواج یون صوتی
پلاسمای چند دمایی
معادله‌ی کورتوگ- دو وریس
روش اختلال هموتوپی

عنوان مقاله English

Theoretical investigation of the behavior of spherical ion- acoustic solitons in two-temperature plasma

نویسندگان English

M Nezam
A Nazari Golshan
چکیده English

The propagation of the small amplitude ion-acoustic solitary waves (IASWs) is studied in a plasma containing cold fluid ions and multi-temperature electrons (cool and hot electrons) with the nonextensive distribution. In this paper, we were firstly written a set of fluid equations in the spherical geometry. Then, spherical Korteweg–de Vries (KdV) equation was derived using a reductive perturbation method. The obtained spherical Korteweg–de Vries equation was solved using a homotopy perturbation method (HPM). Furthermore, the impact of the electron nonextensivity, the density ratio of electrons and ions and the temperature ratio on the characteristics of ion- acoustic solitary waves were studied. The analytical results show that a decrease in the electron nonextensivity increases the soliton ion- acoustic width. On the other word, it was observed that a reduction in the nonextensivity parameter increases the nonlinear coefficient of the KdV equation.

کلیدواژه‌ها English

Soliton
Ion- acoustic waves
Multi-temperature plasma
KdV equation
HPM

  1.  

     

    1. N.S. Saini, Shalini, Astrophys. Space Sci. 346,  155, (2013).

    2. H. Ikezi, Phys. Fluids 16, 1668 (1973).

    3. H. Ikezi, K.E. Lonngren, Phys. Lett. A 42, 29 (1972).

    4. R.J. Taylor, K.R. Mckenzie, H. Ikezi, Rev. Sci. Instrum. 43, 1675 (1972).

    5. N. Asano, T. Taniuti, N. Yajima, J. Astrophys, 10, 2020 (1969).

    6. H. Washimi, T. Taniuti, Phys. Rev. Lett., 17, 996 (1966).

    7. D.D. Barbosa, W.S. Kurth, J. Geophys, Res. 98, 9351 (1993).

    8. E.C.J. Sittler, K.W. Ogilvie, J.D. Scudder, J. Geophys, Res., 88, 8874 (1983).

    9. B. Buti, Phys. Lett. A 76, 251 (1980).

    10.  W.F. El-Taibany, M. Tribeche, Phys. Plasmas 19, 024507 (2012).

    11.  A. Nazari-Golshan, Phys. Plasmas., 23, 082109 (2016).

    12.  R.A. Cairns, A.A. Mamun, R. Bingham, R. Bostrom, R.O. Dendy, C.M.C. Nairn, P.K. Shukla, Geophys. Res. Lett., 22, 2709 (1995).

    13.  J.R. Franz, P.M. Kintner, J.S. Pickett, Geophys. Res. Lett., 25, 1277 (1998).

    14.  J.E. Williams, J.L. Cooney, D.W. Aossey, K.E. Lonngren, Phys. Rev. A 45, 5897 (1992).

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    1.  M. Tribeche, L. Djebarni, Phys. Plasmas., 17, 124502 (2010).

    2.  R. Amour, M. Tribeche, Phys. Plasmas., 17,  063702 (2010).

    3.  G. Adomian, Solving Frontier Problems of Physics: The Decomposition Method (Kluwer, Boston, (1994).

    4.  A.M. Wazwaz, Partial Differential Equation and Solitary Wave Theory Nonlinear Physical Science, Springer (2010).

    5.  S.S. Nourazar, A. Nazari-Golshan, A. Yildirim, M. Nourazar, Z. Naturforsch, A 67, 355 (2012).

    6.  A. Nazari-Golshan, S.S. Nourazar, P. Parvin, H. Ghafoori-Fard, Astrophys. Space Sci., 349, 205 (2014).

    7.  S.S. Nourazar, M. Soori, A. Nazari-Golshan, Aus. J. Basic Appl. Sci., 5, 8, 1400 (2011).

    8.  A. Nazari-Golshan, S.S. Nourazar, H. Ghafoori-Fard, A. Yildirim, A. Campo, Appl. Math. Lett., 26, 1018 (2013).

    9.  S.S. Nourazar, A. Nazari-Golshan, Indian J. Phys., 89, 1, 61 (2015).

    10.  J.H. He, Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simul., 2,  230 (1997).

صفحه اصلی