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Simulations of magnetized Spherical Langmuir probes

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NIAID Data Ecosystem2026-05-01 收录
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https://zenodo.org/record/8370037
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资源简介:
Dataset containing Particle-in-Cell simulations of Langmuir probes in magnetized plasma decribed in the paper "Spherical Langmuir probes in magnetized plasma. A model based on Particle-in-Cell simulations". The simulations are done for plasma parameters representative of the lower E-region ionosphere, with probe biases in the electron saturation regime. Each simulation has its own folder denoting the magnetic field strength |B| in Tesla, and probe bias electric potential in Voltage. The folder naming convention uses three digits for numerical values, where the last digit is after the decimal point. i.e "010" is the value 1.0.    Plasma parameters used for simulations: Density (e,i) (m−3)      5.9e9 Te(K)                           1000 Ti(K)                            1000 me(kg)                        9.11e-31 mi(kg)                         4.55e-28 The hierarchical structure of the history.xy.h5 files:     -current         -electrons             -dataset         -ions             -dataset     -energy         -kinetic             -specie 0             -specie 1             -total         -potential             -specie 0             -specie 1             -total     -potential         -dataset The top-level group "current" is the current to the probe given for electrons and ions. Values are in Ampere. "energy" is the total kinetic and potential energies within the whole simulated domain for electrons (specie 0), ions (specie 1), and both species combined (total). The potential energy is not calculated per species for these simulations, and is therefore set to zero. Values are given in Joule. The top-level group "potential" is the electric potential (bias) of the probe and is given in Volts. Each datapoint is given each 1.5*10^(-9) s, giving it a sampling frequency of 6.67*10^(8) Hz.   In addition density data for the whole simulated domain is given in separate H5 files for (rho) electropns, ions, the combined charge density, and (phi) the electric potential.    Example python ploting scripts is added for ease of access.

本数据集包含磁化等离子体中朗缪尔探针(Langmuir probe)的粒子网格(Particle-in-Cell, PIC)模拟结果,相关研究载于论文"Spherical Langmuir probes in magnetized plasma. A model based on Particle-in-Cell simulations"(《磁化等离子体中的球形朗缪尔探针:基于粒子网格模拟的模型》)。模拟采用的等离子体参数对应低E层电离层环境,探针偏置处于电子饱和区。 每个模拟对应一个文件夹,以磁场强度|B|(单位:特斯拉)和探针偏置电势(单位:伏特)命名。文件夹命名规则为:数值采用三位数字表示,最后一位为小数位,例如"010"代表数值1.0。 本次模拟使用的等离子体参数如下: 电子、离子数密度 (m⁻³):5.9×10⁹ 电子温度Te(K):1000 离子温度Ti(K):1000 电子质量me(kg):9.11×10⁻³¹ 离子质量mi(kg):4.55×10⁻²⁸ history.xy.h5文件的层级结构如下: -current -electrons -dataset -ions -dataset -energy -kinetic -specie 0 -specie 1 -total -potential -specie 0 -specie 1 -total -potential -dataset 顶层组"current"对应探针收集的电子与离子电流,单位为安培。"energy"对应整个模拟域内的总动能与势能,其中specie 0代表电子、specie 1代表离子,total为两种粒子的总和。本次模拟未按粒子种类单独计算势能,因此势能项设为0,单位为焦耳。顶层组"potential"对应探针的偏置电势,单位为伏特。 数据采样间隔为1.5×10⁻⁹秒,对应采样频率为6.67×10⁸ Hz。 此外,整个模拟域的密度数据单独存储于.h5文件中,分别对应电子数密度、离子数密度、总电荷密度以及电势φ。 数据集附带Python绘图脚本以方便使用。
创建时间:
2023-09-24
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