فصلنامه علمی کارافن

فصلنامه علمی کارافن

مدلسازی ساختارهای تناوبی و شبه تناوبی امواج غبار صوتی در یک پلاسمای غباری کوانتومی غیر مغناطیسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (نظری)

نویسندگان
1 عضو هیات علمی ،گروه شیمی، مهندسی شیمی، نفت و گاز،دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران.
2 دانش‌آموخته دکتری، گروه فیزیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران.
چکیده
در این مقاله به بررسی امواج غبار صوتی در حضور نیروی تناوبی خارجی در یک پلاسمای غباری کوانتومی غیرمغناطیسی شامل الکترون‌های تبهگن، یون‌ها و ذرات غبار منفی پرداخته شده است. با استفاده از مدل هیدرودینامیک کوانتومی و روش اختلال کاهشی یک معادله‌ی KdV واداشته برای این امواج به دست آمده است. یک جمله به معادله‌ی پواسون اضافه می‌شود که جمله‌ی منبع نامیده شده و با تابع نمایش داده می‌شود. این جمله برخاسته از موقعیت‌های آزمایشگاهی و یا شرایط مربوط به یک وسیله‌ی خاص می‌باشد. سپس با فرض اینکه جمله منبع تابعی از یک نیروی متناوب خارجی است، تاثیر این نیروی متناوب بر جواب‌های موج منفرد مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد در حضور نیروی خارجی، دامنه و پهنای موج تغییر می‌کند. به‌منظور بررسی ساختارهای تناوبی و شبه تناوبی امواج غبارصوتی از طریق آنالیز صفحه فازی و سری‌های زمانی ، یک سیستم دینامیکی تشکیل شده است. نتایج نشان می‌دهد که در حضور اختلال خارجی تناوبی، معادله KdV مختل شده رفتار شبه تناوبی نشان می‌دهد که توسط یک چنبره در صفحه فازی تایید می‌شود. لازم به ذکر است که حرکت شبه تناوبی توسط یک سیستم دینامیکی با تعداد محدودی فرکانس غیرقابل قیاس نشان داده می شود و مسیر در فضای فاز بر روی چنبره ای که سطح آن را پر می کند، می پیچد. نتایج می‌تواند در پلاسماهای آزمایشگاهی و پلاسماهای فضایی مفید باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Modeling Of Periodic And Quasiperiodic Structures Of Dust Acoustic Waves In An Unmagnetized Quantum Dusty Plasma

نویسندگان English

Neda Pourjafari 1
Elham Emadi 2
1 Faculty Member, Department of Chemical, Petroleum and Gas Engineering, National University of Skills (NUS), Tehran, Iran.
2 PhD Graduate, Department of Physics, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran.
چکیده English

In the present study, Dust Acoustic(DA) waves are investigated in the presence of periodic force for an unmagnetized quantum dusty plasma consisting of degenerate electrons, ions and negatively charged dust grains. Using quantum hydrodynamic (QHD) model and employing reductive perturbation technique, a forced Korteg-de Vries (KdV) equation is derived for DA waves and an analytical solution for these waves is derived in the presence of periodic force. It is found that the presence of external periodic force affects the amplitude and width of DA waves. A dynamical system is formed to explore the periodic and quasiperiodic structures of DA waves in model plasma through phase portrait and time series analysis. It is found that in the presence of external periodic perturbation, the perturbed KdV equation shows quasiperiodic behavior which is confirmed by a torus in phase plane. It is noted that, quasiperiodic motion is represented by a dynamical system having a finite number of incommensurable frequencies, and the trajectory in the phase space winds around on a torus filling its surface. The results will be helpful in laboratory plasmas as well as in space plasma environments.

کلیدواژه‌ها English

Periodic and Quasiperiodic Behavior
Dust Acoustic Waves
External Periodic Perturbation
Quantum Dusty Plasma
Quantum Hydrodynamic Model

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 23 آذر 1404

  • تاریخ دریافت 17 شهریور 1403
  • تاریخ بازنگری 25 شهریور 1403
  • تاریخ پذیرش 20 آبان 1403