پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 45 |
| تعداد شماره‌ها | 1,219 |
| تعداد مقالات | 10,473 |
| تعداد مشاهده مقاله | 20,217,838 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 13,905,750 |
بررسی دینامیک غیرخطی و آنالیز پایداری امواج ضربه غبار صوتی در یک پلاسمای غباری کوانتومی | ||
| فصلنامه علمی اپتوالکترونیک | ||
| مقاله 3، دوره 7، شماره 3 - شماره پیاپی 20، فروردین 1404، صفحه 31-40 اصل مقاله (291.43 K) | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.30473/jphys.2024.72259.1213 | ||
| نویسندگان | ||
| سیده الهام عمادی* 1؛ ندا پورجعفری2 | ||
| 1گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران | ||
| 2مربی، گروه مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه فنی و حرفه ای تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این مقاله با استفاده از مدل هیدرودینامیک کوانتومی به بررسی دینامیک غیر خطی و آنالیز پایداری امواج ضربه غبار صوتی در یک پلاسمای غباری کوانتومی شامل الکترون‌های تبهگن، یون‌ها و ذرات غبار منفی، پرداخته شده است. با استفاده از روش اختلال کاهشی یک معادلۀ کورته- وگ دوریز- برگر (KdVB) به دست آمده و سپس جواب این معادله به دو روش تحلیلی و عددی حل شده است. برای حل تحلیلی از روش تانژانت استفاده شده است. این روش زمانی که معادله شامل هر دو اثر پراکندگی و اتلاف است، مناسب است. حل عددی معادلۀ KdVB با استفاده از روش عددی رانگ- کوتا مرتبۀ چهارم انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد اگر اتلاف در محیط غلبه کند، امواج ضربه‌ای که ظاهر می‌شوند به صورت یکنواخت هستند و در مورد اتلاف ضعیف، امواج ضربۀ نوسانی ایجاد می‌گردند. تاثیر ویسکوزیته روی این امواج بررسی شده و نتایج نشان می‌دهد، با افزایش ویسکوزیته، ضخامت موج ضربۀ یکنواخت افزایش می‌یابد. به علاوه در موج ضربۀ نوسانی، تعداد و ارتفاع نوسانات با کاهش ویسکوزیته افزایش یافته است. سپس به بررسی جواب‌های این معادله در دستگاه متحرکی که با سرعت فاز موج حرکت می‌کند، پرداخته شده است. با درنظر گرفتن شرایط مرزی، معادلۀ غیرخطی حاصل به شکل یک سیستم دینامیکی بازنویسی می‌شود. این سیستم در صفحۀ فضای فاز دو نقطۀ ثابت دارد. بررسی ویژه مقادیر متناظر با این نقاط ثابت نشان می‌دهد که یک نقطه همیشه زینی است و دیگری یا یک نقطۀ کانونی پایدار است و یا یک گره پایدار. بررسی پیکره فازی سیستم دینامیکی نشان می‌دهد، کاهش تعداد مارپیچ‌ها متناظر با افزایش اتلاف است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| مدل هیدرودینامیک کوانتومی؛ امواج ضربه غبار صوتی؛ پلاسمای غباری کوانتومی؛ روش اختلال کاهشی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigation of Nonlinear Dynamics and Stability Analysis of Dust Acoustic Shock Waves in a Quantum Dusty Plasma | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Elham Emadi1؛ Neda Pourjafari2 | ||
| 1Sahand university of technology | ||
| 2Department of Chemical, Petroleum and Gas Engineering, Technical and Vocational University, Tehran,Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this article, using quantum hydrodynamic (QHD) model, dust acoustic (DA) shock waves are studied in a quantum dusty plasma containing degenerate electrons, ions and negatively charged dust grains. By employing the reductive perturbation technique, a Kortweg-de Vries-Burgers (KdVB) equation is derived and solved theoretically and numerically. The hyperbolic tangent (tanh) method is used for theoretical solution. This method is one of the most convenient approaches for solving the nonlinear partial differential equation in dispersive and dissipative systems. The KdVB equation is solved numerically using the fourth-order Runge – Kutta method. It found that when dissipation dominates over dispersion, monotonic shock structure is formed, while in the case of small dissipation, oscillatory shock profile created. The influence of viscosity on DA shock waves shows that shock thickness enhanced with the increase in viscosity. Additionally, the number and height of oscillatory shocks increase as viscosity decreases. The solutions of the KdVB equation studied in a frame moving with the phase velocity of the wave. Considering the boundary conditions, the nonlinear obtained equation rewrite in the form of a dynamical system. In the plane, this system has two fixed points. Investigating the eigen values corresponding to these fixed points indicate that one point is always a saddle, while the other is either a stable focus or a stable node. The phase plane analysis shows that the decrease in the number of spirals shows increase in dissipation. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Quantum Hydrodynamic Model, Dust Acoustic Shock Waves, Quantum Dusty Plasma, Reductive Perturbation Technique | ||
| مراجع | ||
|
[1] D. Kremp, T. Bornath, M. Bonitz, M. Schlanges, Quantum kinetic theory of plasmas in strong laser fields, Physical Review E, 60 (1999) 4725.
[2] G. Manfredi, How to model quantum plasmas, Fields Inst. Commun, 46 (2005) 263-287.
[3] M. Bonitz, A. Filinov, J. Böning, J.W. Dufty, Introduction to quantum plasmas, Springer2010.
[4] S. Ali, Waves and instabilities in quantum plasmas, DOI (2008).
[5] S.A. Khan, Quantum Effects on Low Frequency Waves in Dense Plasmas, COMSATS Institute of Information Technology, Islamabad, 2010.
[6] F. Haas, Introduction, Springer 2011.
[7] G. Brodin, M. Marklund, G. Manfredi, Quantum plasma effects in the classical regime, Physical review letters, 100 (2008) 175001.
[8] P.K. Shukla, A. Mamun, Introduction to dusty plasma physics, CRC Press 2015.
[9] F. Verheest, Waves in dusty space plasmas, Springer Science & Business Media2001.
[10] W. El-Taibany, M. Wadati, Nonlinear quantum dust acoustic waves in nonuniform complex quantum dusty plasma, Physics of Plasmas (1994-present), 14. 043202(2007).
[11] N. d'Angelo, Ion-acoustic waves in dusty plasmas, Planetary and Space Science, 42 (1994) 507-511.
[12] K. Roy, A. Misra, P. Chatterjee, Ion-acoustic shocks in quantum electron-positron-ion plasmas, Physics of Plasmas, 15 (2008) 032310.
[13] W. Masood, A.M. Mirza, M. Hanif, Ion acoustic shock waves in electron-positron-ion quantum plasma, Physics of Plasmas, 15 (2008) 072106.
[14] A. Misra, B. Sahu, Multidimensional ion-acoustic solitary waves and shocks in quantum plasmas, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 421 (2015) 269-278.
[15] P.K. Shukla, G. Morfill, Low-frequency electrostatic wave in a metallic electron-hole-ion plasma with nanoparticles, Journal of Plasma Physics, 75 (2009) 581-585.
[16] S.A. Khan, H. Saleem, Dispersion Properties of Co-Existing Low Frequency Modes in Quantum Plasmas, Acoustic Waves, DOI (2010) 57.
[17] S. Ali, W. Moslem, I. Kourakis, P. Shukla, Parametric study of nonlinear electrostatic waves in two-dimensional quantum dusty plasmas, New Journal of Physics, 10 (2008) 023007.
[18] A. Misra, Dust ion-acoustic shocks in quantum dusty pair-ion plasmas, Physics of Plasmas, 16 (2009) 033702.
[19] M. Rouhani, Z. Mohammadi, A. Akbarian, Characteristic of ion acoustic shock waves in a dissipative quantum pair plasma with dust particulates, Astrophysics and Space Science, 349 (2014) 265-271.
[20] H. Pakzad, Dust acoustic shock waves in strongly coupled dusty plasmas with kappa-distributed ions, Indian Journal of Physics, 86 (2012) 743-747.
[21] R. Kohli, N. Saini, Head-on collision of dust acoustic shock waves in quantum plasma, Physics of Plasmas, 24 (2017).
[22] W. Masood, M. Siddiq, S. Nargis, A.M. Mirza, Propagation and stability of quantum dust-ion-acoustic shock waves in planar and nonplanar geometry, Physics of Plasmas, 16 (2009).
[23] A. Mamun, B. Eliasson, P. Shukla, Dust-acoustic solitary and shock waves in a strongly coupled liquid state dusty plasma with a vortex-like ion distribution, Physics Letters A, 332 (2004) 412-416.
[24] W. El-Taibany, M. Wadati, Nonlinear quantum dust acoustic waves in nonuniform complex quantum dusty plasma, Physics of plasmas, 14 (2007).
[25] V. Karpman, E. Maslov, Perturbation theory for solitons, JETP, 73 (1977) 537-559.
[26] B. Sahu, D. Roy, Nonlinear quantum ion acoustic shock wave dynamics with exchange-correlation effects, Advances in Space Research, 61 (2018) 1425-1434. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 248 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 123 |
||