Kinetics of the electron distribution function formation and its self-similarity in the course of heating

Abstract

In many important cases one should treat plasma transport kinetically. In more general sense the solutions of the Landau-Fokker-Planck (LFP) equation, which is one of the key ingredient of plasma kinetic equation, have much broader interest ranging from plasma physics to stellar dynamics. We examine the interplay of the non-linear colli-sional operator with the different heating terms: mono kinetic; hot ions, DC electrical field and a quasi-linear diffusion operator that models interaction of RF waves with a plasma. Throughout the paper obtained analytical asymptotic results are confirmed with high accuracy by the numerical computing of the non-linear kinetic equation and vice versa.

Во многих важных случаях перенос плазмы необходимо рассматривать кинетически. В более общем смысле решения уравнения Ландау-Фоккера-Планка, являющегося одним из ключевых компонентов кинетического уравнения плазмы, представляют более широкий интерес: от физики плазмы до динамики звезд. Мы исследуем взаимосвязь нелинейного столкновительного оператора с различными составляющими нагрева: однокомпонентная кинетика, горячие ионы, постоянное электрическое поле и квазилинейный диффузионный оператор, который моделирует взаимодействие ВЧ-волн с плазмой. Полученные в работе аналитические асимптотические результаты подтверждаются с высокой точностью численным моделированием нелинейного кинетического уравнения и наоборот.

У багатьох важливих випадках транспорт плазми треба розглядати кінетично. У більш загальному розумінні розв’язки рівняння Ландау-Фокера-Планка, яке є одним з ключових компонентів кінетичного рівняння плазми, становлять більш широку цікавість: від фізики плазми до динаміки зірок. Ми дослідимо взаємозв’язок нелінійного столкновительного оператора зіткнень з різними складовими нагріву: однокомпонентна кінетика, гарячі іони, постійне електричне поле та квазілінійний дифузійний оператор, який моделює взаємодію ВЧ-хвиль з плазмою. Отримані у роботі аналітичні асимптотичні результати підтверджуються з високою точністю числовим моделюванням нелінійного кінетичного рівняння та навпаки.