Two-dimensional simulation of dynamic dust clouds in the plasma boundary near the wall

Abstract

It is carried a computer simulation of the dynamics of dust clouds near a conducting wall at microgravity conditions and its effect on the sheath. We used two-dimensional axially symmetric hydrodynamic model, which takes into account self-consistent variable charge of dust particles and the mutual influence of plasma and dust components. The simulation results show that the dust cloud modifies the potential profile of the plasma so that double layers are formed on its boundaries, which give rise to a flow of ions inside the cloud. In a number of regimes is formed a potential well for dust particles. It is shown that the dust cloud in the sheath under the influence of electrical forces and the ion drag force reciprocates in the direction perpendicular to the wall.

Проведено компьютерное моделирование динамики пылевых сгустков возле проводящей стенки в условиях микрогравитации и ее влияния на приэлектродный слой. Использовалась двухмерная аксиально-симметричная гидродинамическая модель, которая учитывает самосогласованный переменный заряд пылевых частиц и взаимное влияние плазмы и пылевой компоненты. Результаты моделирования показывают, что пылевой сгусток изменяет профиль потенциала плазмы так, что на его границах образуются двойные слои, которые приводят к появлению потоков ионов внутрь сгустка. В ряде режимов формируется потенциальная яма для пылевых частиц. Показано, что в приэлектродном слое пылевой сгусток под действием электрической силы и силы ионного трения совершает возвратно-поступательное движение в направлении, перпендикулярном к стенке.