icmmg_eaberendeev_201808.pdf

Работа выполнялась в рамках грантов РНФ № 16-11-10028 «Высокопроизводительное моделирование турбулентных режимов генерации высокочастотного электромагнитного излучения в системе плазма - релятивистский электронный пучок» (руководитель Вшивков В.А.) и РФФИ № 16-31-00304 мол_а «Численное моделирование неустойчивых режимов взаимодействия релятивистских электронных пучков с плазмой» (руководитель Ефимова А.А.)

• Евгений Андреевич Берендеев, к.ф-м.н., ИВМиМГ СО РАН
• Анна Анатольевна Ефимова, ИВМиМГ СО РАН
• Екатерина Александровна Генрих, к.ф-м.н., ИВМиМГ СО РАН

'Работа направлена на создание физико-математических и численных моделей высокого уровня для решения задачи формирования в плазме квазистационарного турбулентного спектра и идентификации нелинейных процессов, ответственных за генерацию покидающих плазму электромагнитных волн, и на изучение возможности более эффективной генерации терагерцового излучения в системе со встречными электронными пучками. Многочисленные турбулентные процессы отвечают не только за перекачку волновой энергии по спектру из области накачки в область затухания на плазменных электронах, но и за генерацию электромагнитного излучения, способного покидать плазму. Численное моделирование позволяет понять механизмы генерации электромагнитных волн в турбулентной плазме с пучковой накачкой и интерпретировать данные радиометрической диагностики плазмы в открытой ловушке ГОЛ-3. Численные расчёты позволяют уточнить существующую теоретическую модель спектра сильной турбулентности, используемую для объяснения уровня электромагнитной эмиссии плазмы вблизи второй гармоники плазменной частоты. В течении отчётного периода создана двумерная численная модель с кинетическим описанием плазмы на основе метода частиц-в-ячейках. Также была изучена возможность увеличения коэффициента преобразования энергии пучка в энергию электромагнитных волн. Поскольку частота излучения в изучаемой схеме привязана к гармоникам плазменной частоты, привлекательной особенностью такого способа генерации излучения является возможность перестройки его частоты за счёт простого изменения плотности плазмы. Была проведена работа по поиску оптимальных режимов раскачки косых неустойчивостей релятивистскими электронными пучками, а с помощью созданных численных моделей исследована нелинейная эволюция рассматриваемой системы. Рассматриваемые задачи очень ресурсоемки, поэтому для расчетов необходимо использовать суперЭВМ.'

1. Dudnikova G., Berendeev E., Efimova A. Numerical models of the electrostatic shock waves // Bulletin of the Novosibirsk Computing Center. Series: Numerical Analysis. 2016. Vol. 18. P. 9 16.
2. E.A. Berendeev, G. I. Dudnikova, and A.A. Efimova. PIC-simulation of the electron beam interaction with modulated density plasma // AIP Conference Proceedings, 2017, Vol. 1895(1), P. 120002 (1-6).
3. Berendeev E., Dudnikova, G., Efimova, A., Vshivkov, V. Computer simulation of plasma dynamics in open plasma trap // Lecture Notes in Computer Science 2017, vol. 10187 (In book: Numerical Analysis and Its Applications). P.227-234.