2D finite dust clusters are systems of small number of charged grains immersed in the plasma. The particle-in-cell (PIC) simulations are used to study the plasma structure, potential field and distributions of ion, electron and charge density within a dust cluster consisting of 19 grains in the absence and presence of a directed ion flow. In the isotropic plasma, an energetically stable configuration of this 2D finite dust cluster is found with overlapping ion clouds within the cluster's area. The supersonic ion flow transforms the common potential well to a shallow oval basin with the formation of an elongated potential hill behind the dust cluster. The common wake region with strong ion focusing is developed with the number density of ions significantly exceeding that in bulk plasma and within a cluster. The region within a dust cluster remains highly depleted of electrons even at supersonic ion flows. The charge on one of grains switches to a positive value. The kinetic-level PIC results provide insights into development of instabilities that can initiate the cluster reorganization, disordering and melting.
2次元有限ダストクラスターは、プラズマ中に浸された少数の帯電粒子からなる系である。パーティクルインセル（PIC）シミュレーションを用いて、19個の粒子からなるダストクラスター内部におけるプラズマ構造、ポテンシャル場、イオン密度分布および電荷密度分布を、指向性イオン流の有無の両方の条件下で調べた。等方性プラズマ中では、この2次元有限ダストクラスターのエネルギー的に安定な配位が、クラスター領域内に重なり合うイオン雲を伴って見出された。超音速イオン流の存在下では、通常のポテンシャル井戸は浅い楕円形の盆地へと変形し、ダストクラスターの背後に細長いポテンシャル丘が形成される。強いイオン集束を伴う一般的なウェイク領域が発達し、イオン数密度はバルクプラズマ中およびクラスター内部の値を有意に上回る。クラスター内部の領域は、超音速イオン流下においても電子が強く枯渇した状態を維持する。粒子のうち1つの電荷は正の値に切り替わる。運動論レベルのPIC結果は、クラスターの再配列、無秩序化、および融解を引き起こし得る不安定性の発達に関する知見を提供する。