中文摘要：

本项目利用双等离子体装置分别研究有无带电尘埃两种情况下线性和非线性波动的激发机制、波形演变、非线性离子声孤立子和冲击波在非均匀等离子体中的传播、尘埃等离子体的非均匀耗散效应等问题，同时从理论上开展对这些问题的深入探讨，针对实际情况结合实验参数从解析和数值研究两方面建立非线性波动模型，解释实验现象。波的激发机制和非线性演化是至今尚不完全清楚的基本问题，对此研究具有学术意义并可应用到其他类型的等离子体装置中；(尘埃)离子声冲击波、孤立子等非线性波动在非均匀尘埃等离子体中的传播是当前的前沿课题之一，实验上实现并验证理论预言具有重要意义；此外非均匀耗散效应是带电尘埃与等离子体相互作用所特有的性质，这一研究可能会发现新的物理现象。

结论摘要：

等离子体中波动的激发机制和非线性演化过程是至今尚不完全清楚的基本问题，尘埃颗粒对非线性波动传播的影响也是近年来的热点问题之一，对此研究具有学术意义并在参数诊断方面具有潜在应用。本项目利用双等离子体装置产生扩散型的非均匀等离子体，采用栅网激发方式，研究离子波动模式的激发过程、非线性离子声孤立子的产生和增长、栅网附近鞘层和预鞘结构的实验诊断。此外也研究非线性尘埃-离子声波在非均匀等离子体中的演化。研究表明，离子波动模式与栅网附近局域束-等离子体系统中的离子种群以及等离子体流动状态有关，可以同时激发迸发离子和离子声波等多种波模。顺流激发比逆流激发的波动阻尼小，传播距离长，但逆流激发的波动更易呈现非线性现象。迸发离子和离子声孤立子存在逆Landau阻尼相互作用，在一定条件下使孤立子信号快速增长。此外理论和数值模拟表明非线性尘埃-离子声孤立子和激波在非均匀等离子体中传播时，由于色散效应和颗粒的非均匀充电效应共同作用，经历波形畸变并出现振荡尾巴。根据状态的不同，尘埃充电效应也可以增大或缩短等离子体预鞘区域。利用离子声波的性质可以诊断等离子体流速和离子有效碰撞频率。