Моделирование зоны возмущения разреженной многокомпонентной низкотемпературной плазмы неподвижным симметричным телом

Обоснована математическая модель самосогласованной релаксации возмущенной области, построенная на основе нелинейной системы Власова–Пуассона, которая описывает взаимодействие неподвижного поглощающего заряженного проводника (сферической или цилиндрической формы) со свободномолекулярной многокомпонентной низкотемпературной плазмой. Многомерность кинетических уравнений создавала существенные сложности для численной реализации модели. Для их преодоления разработана система криволинейных координат с неголономными связями, позволяющая сократить фазовый объем задачи; приведен вывод формы кинетического уравнения в данной системе координат. Подробно описан применяемый численный метод моделирования.
Полученные результаты не только подтверждают адекватность предложенной модели и корректность реализации численных алгоритмов, но и представляют значительный практический интерес. Кинетический характер модели обеспечивает возможность детального исследования состояния плазмы и самосогласованного электрического поля в околоповерхностной области. В частности, на примере сферического тела в трехкомпонентной плазме продемонстрировано наличие существенного неравновесия в распределении частиц в возмущенной зоне, а также выявлены характерные особенности пространственного распределения и динамики частиц с различным знаком заряда.