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

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

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


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

 

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  •  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).

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

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

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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