source: source/class/pf/Plasma.js @ 305:279c6ea6c53d

Last change on this file since 305:279c6ea6c53d was 305:279c6ea6c53d, checked in by Evgeny Stambulchik <Evgeny.Stambulchik@…>, 13 years ago

Cosmetic changes.
File size: 10.6 KB
Line 
1qx.Class.define("pf.Plasma",
2{
3    extend: qx.core.Object,
4   
5    members:
6    {
7        R0: 0.5, // 0.3/0.7/1 ?
8       
9        e: null,
10        i: null,
11        r: null,
12        P_r: 0,
13        B  : 0,
14       
15        getMicrofieldFrequency: function(s)
16        {
17            var r = s.getTypicalDistance();
18            var v_r = this.r.getThermalVelocity();
19            var v_s = s.getThermalVelocity();
20            var v = Math.sqrt(v_r*v_r + v_s*v_s);
21           
22            return v/r;
23        },
24       
25        getFullDebyeLength: function(s)
26        {
27            var tmp = 0;
28            var m = s.getM();
29           
30            var sa = new Array(this.e, this.i, this.r);
31            for (var i = 0; i < 3; i++) {
32                var os = sa[i];
33                if (os.getM() <= m) {
34                    var ld = os.getDebyeLength();
35                    if (ld) {
36                        tmp += 1/(ld*ld);
37                    }
38                }
39               
40            }
41           
42            return 1/Math.sqrt(tmp);
43        },
44       
45        getPpiFactor: function(s)
46        {
47            var dl = this.getFullDebyeLength(s);
48            var r1 = s.getTypicalDistance();
49            var r;
50            if (isFinite(dl) && isFinite(r1)) {
51                r = r1/dl;
52            } else {
53                r = 0;
54            }
55           
56            return (1 + r)*Math.exp(-r);
57            // return 1 - 0.6*r
58        },
59       
60        getRpiFactor: function(s)
61        {
62            var r1 = s.getTypicalDistance();
63            var q_r = this.r.getQ();
64            var q_s = s.getQ();
65            if (q_r == 0 || q_s == 0) {
66                return 1;
67            }
68             
69            var r_m = s.getMinApproachDistance()*q_r/q_s;
70            return Math.exp(-r_m/r1);
71        },
72       
73        getDelta0: function(s)
74        {
75            var n_u = this.r.getN_u();
76            var n_l = this.r.getN_l();
77            var Z_core = this.r.getZcore();
78            var ef = s.getHoltsmarkField();
79           
80            return 3/2*(n_u*n_u - n_l*n_l)/Z_core*ef;
81        },
82       
83        getQsHwhm: function(s)
84        {
85            var n_u = this.r.getN_u();
86            var n_l = this.r.getN_l();
87
88            var ppi = this.getPpiFactor(s);
89            var rpi = this.getRpiFactor(s);
90           
91            // 1.4385 is S_1 HWHM
92            var hwhm = 1.4385*this.getDelta0(s)*ppi*rpi;
93           
94            // rude correction for alpha lines
95            if (n_u - n_l == 1) {
96                hwhm /= 2;
97            }
98           
99            return hwhm;
100        },
101       
102        getDynHwhm: function(s)
103        {
104            // neglect dynamic PP effects
105            var ppi = 1.0;
106            // assume dynamic RP effect == static one
107            var rpi = this.getRpiFactor(s);
108
109            var fwhm = this.getMicrofieldFrequency(s)*ppi*rpi;
110           
111            return fwhm/2;
112        },
113       
114        getStarkRatio: function(s)
115        {
116            var R;
117            var w_qs = this.getQsHwhm(s);
118            if (w_qs == 0) {
119                R = 0;
120            } else {
121                var w_dyn = this.getDynHwhm(s);
122                R = w_qs/w_dyn;
123            }
124           
125            return R;
126        },
127       
128        getStarkQuasistaticity: function(s)
129        {
130            var R = this.getStarkRatio(s);
131            return R/(R + this.R0);
132        },
133       
134        getStarkHwhm: function()
135        {
136            var w = 0;
137           
138            var sa = new Array(this.e, this.i, this.r);
139            for (var i = 0; i < 3; i++) {
140                var s = sa[i];
141                var qs = this.getQsHwhm(s);
142                var f  = this.getStarkQuasistaticity(s);
143
144                w += Math.pow(f*qs, 3/2);
145            }
146           
147            return Math.pow(w, 2/3);
148        },
149       
150        getZeemanSplitting: function()
151        {
152            return pf.base.Bohr.mu_B*this.B;
153        },
154
155        getTotalFwhm: function()
156        {
157            var s_hwhm = this.getStarkHwhm();
158            var z_hwhm = this.getZeemanSplitting();
159            var d_hwhm = this.r.getDopplerHwhm();
160            return 2*Math.sqrt(s_hwhm*s_hwhm + z_hwhm*z_hwhm + d_hwhm*d_hwhm);
161        },
162
163        getBremsstrahlungLosses: function()
164        {
165            var z_i = this.i.getQ();
166            var z_r = this.r.getQ();
167            var v_e = this.e.getThermalVelocity();
168           
169            return 8*Math.PI*pf.base.Bohr.alpha3/3*v_e*this.e.getN()*
170                (this.i.getN()*z_i*z_i + this.r.getN()*z_r*z_r);
171        },
172       
173        getBremsstrahlungSpectralDensity: function()
174        {
175            var photon_en = this.r.getTransitionEnergy();
176            return this.getBremsstrahlungLosses()/this.e.getT()*
177                Math.exp(-photon_en/this.e.getT());
178        },
179       
180        getFreeBoundLosses: function()
181        {
182            var T_e = this.e.getT();
183            var v_e = this.e.getThermalVelocity();
184            var N_e = this.e.getN();
185
186            var sum = 0;
187           
188            var sa = [this.i, this.r];
189            for (var i = 0; i < sa.length; i++) {
190                var s = sa[i];
191                var N_s = s.getN();
192                if (!N_s) {
193                    continue;
194                }
195               
196                var z_s = s.getQ();
197                var m_s = s.getM();
198               
199                var Eb = -pf.base.Bohr.bindingEnergy(z_s, m_s, 1);
200               
201                sum += N_s*z_s*z_s*(Eb/T_e);
202            }
203           
204            return 8*Math.PI*pf.base.Bohr.alpha3/3*N_e*v_e*sum;
205        },
206       
207        getFreeBoundSpectralDensity: function()
208        {
209            var photon_en = this.r.getTransitionEnergy();
210            var T_e = this.e.getT();
211            var v_e = this.e.getThermalVelocity();
212            var N_e = this.e.getN();
213           
214            var sum = 0;
215           
216            var sa = [this.i, this.r];
217            for (var i = 0; i < sa.length; i++) {
218                var s = sa[i];
219                var N_s = s.getN();
220                if (!N_s) {
221                    continue;
222                }
223               
224                var z_s = s.getQ();
225                var m_s = s.getM();
226               
227                var Eb = -pf.base.Bohr.bindingEnergy(z_s, m_s, 1);
228               
229                if (photon_en < Eb) {
230                    continue;
231                }
232               
233                sum += N_s*z_s*z_s*(Eb/T_e)*Math.exp(-(photon_en - Eb)/T_e);
234            }
235
236            return 8*Math.PI*pf.base.Bohr.alpha3/3*N_e/v_e*sum;
237        },
238       
239        getPressure: function()
240        {
241            return this.e.getPressure() +
242                   this.i.getPressure() +
243                   this.r.getPressure();
244        },
245       
246        getMagneticFieldPressure: function()
247        {
248            return this.B*this.B/(8*Math.PI);
249        },
250       
251        getBeta: function()
252        {
253            return this.getPressure()/this.getMagneticFieldPressure();
254        },
255       
256        getFermiEnergy: function()
257        {
258            return pf.base.Thermo.fermiEnergy(this.e.getN());
259        },
260       
261        getAlfvenVelocity: function()
262        {
263            var v_m1;
264           
265            v_m1 = 1/this.e.getAlfvenVelocity(this.B) +
266                   1/this.i.getAlfvenVelocity(this.B);
267       
268            if (this.r.getQ() != 0) {
269                v_m1 += 1/this.r.getAlfvenVelocity(this.B);
270            }
271           
272            return 1/v_m1;
273        },
274
275        getCoulombLog: function(s1, s2)
276        {
277            var lambda;
278           
279            var m1 = s1.getM();
280            var m2 = s2.getM();
281            var v1 = s1.getThermalVelocity();
282            var v2 = s2.getThermalVelocity();
283            var q1 = s1.getQ();
284            var q2 = s2.getQ();
285           
286            // kinetic energy in the CoM frame
287            var Kp = 3*m1*m2/(2*(m1 + m2))*(v1 + v2)*(v1 + v2);
288           
289            var b_min = Math.abs(q1*q1/Kp);
290            var b_max = this.getFullDebyeLength(s1) +
291                        this.getFullDebyeLength(s2);
292           
293            lambda = Math.log(b_max/b_min);
294            if (lambda < 1.0) {
295                lambda = 1.0;
296            }
297           
298            return lambda;
299        },
300
301        getRelaxationRate: function(s1, s2)
302        {
303            var m1 = s1.getM();
304            var m2 = s2.getM();
305            var v1 = s1.getThermalVelocity();
306            var v2 = s2.getThermalVelocity();
307            var q1 = s1.getQ();
308            var q2 = s2.getQ();
309           
310            var n2 = s2.getN();
311           
312            var lambda = this.getCoulombLog(s1, s2);
313           
314            // LL X (42,5) with the missing factor of 3
315            return Math.sqrt(128*Math.PI)/3*q1*q1*q2*q2*n2*lambda/
316                   (Math.pow(v1*v1 + v2*v2, 3/2)*m1*m2);
317        },
318
319        getDreicerField: function()
320        {
321            var n_e = this.e.getN();
322            var T_e = this.e.getT();
323            var lambda = this.getCoulombLog(this.e, this.e);
324           
325            return 4*Math.PI*lambda*n_e/T_e;
326        },
327       
328        getMassDensity: function()
329        {
330            return this.e.getMassDensity() +
331                   this.i.getMassDensity() +
332                   this.r.getMassDensity();
333        },
334
335        checkParameters: function()
336        {
337            if ((this.P_r < 0.0 || this.P_r > 1.0) ||
338                this.i.getQ() < 1 ||
339                this.P_r == 1.0 && this.r.getQ() == 0) {
340                return false;
341            } else {
342                return true;
343            }
344        },
345
346        updateParameters: function()
347        {
348            // Safety measures
349            if (this.checkParameters() != true) {
350                return false;
351            }
352           
353            var N_e = this.e.getN();
354            var N_i, N_r;
355           
356            if (this.P_r < 1.0) {
357                N_i = N_e*(1.0 - this.P_r)/
358                    (this.i.getQ()*(1.0 - this.P_r) + this.r.getQ()*this.P_r);
359               
360                N_r = N_i*this.P_r/(1.0 - this.P_r);
361            } else {
362                N_i = 0.0;
363                N_r = N_e/this.r.getQ();
364            }
365           
366            this.i.setN(N_i);
367            this.r.setN(N_r);
368           
369            return true;
370        }
371    },
372   
373    construct: function()
374    {
375        var m_p = pf.base.Bohr.m_p;
376        var V0  = pf.base.Bohr.V0;
377        var E0  = pf.base.Bohr.E0;
378       
379        // Defaults: 1e16 1/cc, 1 eV
380        this.e = new pf.base.Species ("e", 1.0, -1, 1e16*V0, 1.0/E0);
381        this.i = new pf.base.Species ("i", m_p, +1, 1e16*V0, 1.0/E0);
382        this.r = new pf.base.Radiator("r", m_p,  0,       0, 1.0/E0);
383
384        this.P_r = 0;
385
386        this.B   = 0;
387    }
388});
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.