太阳耀斑过程的数值模拟研究

发布时间：2020-07-19 08:13

【摘要】：太阳耀斑是太阳大气中发生的强烈爆发现象,短时间内释放出大量的能量.太阳耀斑对地球大气和人类生活有着巨大的影响.对耀斑而言,目前的研究方式主要集中在观测研究和数值模拟研究,通过求解磁流体力学方程组研究太阳活动现象,但直接计算解析解非常困难.本文采用有限差分方法求磁流体力学方程组,并用CANS代码进行数值求解,研究太阳耀斑对大气加热的影响,以及耀斑通过磁重联进行等离子体运动和加热的过程.主要内容如下:首先,我们简单叙述了耀斑、日冕物质抛射和磁重联的基本知识,详细介绍了耀斑的研究背景、研究意义以及耀斑数值模拟的研究进展.其次,我们模拟了耀斑的加热和动力学演化过程.通过修正的Lax-Wendroff差分方法和Roe格式差分方法,进行了一维数值模拟.在我们的模拟中,耀斑环路的长度、加热开始的时刻和加热持续时间均取自观测结果.我们对耀斑环路的横截面积函数、过渡区的分辨率以及对称加热函数进行了修改,使得模拟结果与观测现象更加贴近.我们对耀斑加热的演化图进行了分析,数值模拟结果可以合理地描述耀斑加热和演化的物理特征,显示了耀斑加热、色球的蒸发和凝结形成及发展.然后,我们模拟研究了耀斑中磁重联过程.通过使用修正的Lax-Wendroff差分方法,进行了二维数值模拟.将观测值作为模拟中的初始参数,考虑重力项,并细化网格分布,得到数值模拟演化图.从模拟结果可以看出,在耀斑能量开始释放的过程中,磁拱上方有明显的Y型磁位型电流片.当电流片变得薄且长,就会形成一个X型磁位形,出现磁力线重联现象.随着耀斑环顶等离子温度的升高,在环顶产生明亮的软X射线环,这个模拟结果与观测现象一致.最后,总结全文并给出了本文的创新、展望和需要完善之处.
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P182.52
【图文】：

+12( )[ 2( ) + 1]. (2.3.1)其中 表示色球层的温度, 表示日冕的温度, 表示色球过渡区的高度.图2.1显示了我们在初始条件下的温度、密度、压强和速度.10

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本文编号：2762159