于彬^1,2,,
高新亮^1,,,
樊凯¹,
杜爱民³
1. 中国科学技术大学地球和空间科学学院, 中国科学院近地空间环境重点实验室, 合肥 230026
2. 青岛科技大学数理学院, 山东青岛 266061
3. 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球与行星物理重点实验室, 北京 100029

基金项目: 国家自然科学基金重点项目（41631071和41331067），国家自然科学基金青年项目（41604128），中国科学院前沿科学重点研究计划项目（QYZDJ-SSW-DQC010）和山东省高等学校科技计划项目（J17KA159）共同资助


详细信息

作者简介: 于彬, 男, 1976年生, 中国科学技术大学博士研究生, 研究方向为磁层物理.E-mail:yubin@qust.edu.cn

通讯作者: 高新亮, E-mail:gaoxl@mail.ustc.edu.cn

中图分类号: P353

收稿日期:2018-01-21
修回日期:2018-03-30
上线日期:2018-09-05

Numerical modeling of electron acoustic waves excited by an electron beam

YU Bin^1,2,,
GAO XinLiang^1,,,
FAN Kai¹,
DU AiMin³
1. CAS Key Lab of Geospace Environment, School of Earth and Space Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2. College of Mathematics and Physics, Qingdao University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266061, China
3. CAS Key Lab of Earth and Planetary Physics, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China


More Information

Corresponding author: GAO XinLiang,E-mail:gaoxl@mail.ustc.edu.cn

MSC: P353

--> Received Date: 21 January 2018
Revised Date: 30 March 2018
Available Online: 05 September 2018


摘要
摘要:通过一维静电粒子模拟程序研究了电子束流不稳定性，其中束流电子的温度远大于背景电子的温度.结果发现，所激发的波动主要是电子声波，波动的演化经历了线性增长和非线性饱和两个阶段.在非线性饱和阶段，由于电子声波相速度随频率是变化的，它可以通过非线性相互作用将背景比较冷的电子加速到很高的能量.此外，还研究了束流电子的温度、束流电子和背景电子的相对密度以及束流电子的漂移速度对电子束流不稳定性的影响.
关键词: 电子束流/
电子声波/
粒子模拟

Abstract:In this paper, we employ an electrostatic particle-in-cell simulation model to study the electron beam instability, in which the temperature of beam electrons is much larger than that of background electrons. Results show that the dominant wave mode excited by the electron beam is the electron acoustic waves, of which the evolution has two stages:the linear growth stage and nonlinear saturation stage. During the nonlinear saturation stage, a part of background electrons can be accelerated to high energy via its nonlinear interactions with excited electron acoustic waves, whose phase velocities change with their frequencies. We also study the effects of the temperature of beam electrons, the density ratio of beam electrons to background electrons, and the drift velocity of beam electrons on the excited electron acoustic waves.
Key words:Electron beam/
Electrostatic acoustic waves/
Particle-in-cell simulation



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