双带耀斑过程中非稳态磁重联的数值模拟

发布时间：2021-01-16 06:17

　　磁重联在太阳耀斑过程中扮演着重要角色。积累在磁场中的能量通过磁重联过程快速释放出来,转化为等离子体动能、热能,并加速了高能粒子。在双带耀斑过程中,有很长的电流片形成,这些电流片的大尺度的结构一般为从太阳耀斑向上一直延伸至日冕高层。随着电流片变得薄而长,当它的长度与厚度比值超过2π时,电流片内的电阻不稳定模,如撕裂模发展起来,该不稳定模的发展倾向于将电流片撕裂成分离的电流细丝及相应的磁岛结构。在该过程中,磁场的拓扑结构被改变,磁能释放。这是非稳态的磁重联过程,并可能出现爆发式重联。撕裂模不稳定性的研究对理解耀斑等爆发活动中的重联有重要意义。对于这样的非稳态的重联问题,因为求解非线性磁流体方程组的困难,数值实验成为研究磁重联的重要方法。我们使用有限差分法求MHD方程组,它是数值模拟中常见的方法,差分的精度随网格间距的减小而提高。然而由于受限于数值计算的条件,主要是计算机计算能力的限制,在磁重联扩散区的高分辨率的演化图象还需进一步的研究。因此,我们尝试在已有的磁流体计算程序中使用自适应网格技术,对程序进行改造,另外在高磁雷诺数环境下进行了磁重联模拟,本部分工作主要包括以下两方面的内容:一、对... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院云南天文台)云南省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 等离子体的数值研究方法
        1.1.1 粒子模拟
        1.1.2 磁流体模拟
    1.2 双带耀斑的理论模型
    1.3 磁场重联理论和撕裂模不稳定性
        1.3.1 撕裂模不稳定性的线性理论
        1.3.2 撕裂模不稳定性的非线性发展
    1.4 本工作的主要内容
第二章 数值模拟方法
    2.1 约束方程组的处理
    2.2 SHASTA简介
    2.3 网格划分的限制
第三章 自适应网格的使用
    3.1 自适应网格技术介绍
    3.2 使用自适应网格技术对SHASTA程序改造
        3.2.1 单步长的时间推进策略
        3.2.2 修改数据结构
        3.2.3 生成细化网格
        3.2.4 定义边界条件
第四章 双带耀斑过程中的磁重联数值模拟
    4.1 物理模型
        4.1.1 初始条件
        4.1.2 边界条件
    4.2 数值电阻的影响
        4.2.1 二维磁扩散实验
        4.2.2 依赖于数值电阻的磁重联实验
    4.3 采用自适应网格的数值测试
    4.4 高磁雷诺数环境中的磁重联模拟
        4.4.1 准稳态磁重联过程
        4.4.2 磁岛和等离子体团的运动
        4.4.3 磁岛和周围等离子体的相互作用
    4.5 讨论和总结
第五章 云南天文台Hα全日面观测资料的数据服务
    5.1 背景
    5.2 平台和开发工具
    5.3 系统组成和系统运行
    5.4 小结
第六章 展望
参考文献
发表文章目录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]H-alpha太阳全日面像数据管理系统的建立[J]. 韦卡宁,赵世清,李琼英,陈东.  天文研究与技术.国家天文台台刊. 2004(02)

博士论文
[1]可压缩多介质流体动力学高精度数值计算方法和网格自适应技术[D]. 柏劲松.中国工程物理研究院北京研究生部 2003

硕士论文
[1]非结构网格生成技术与流场的数值模拟[D]. 王学德.南京航空航天大学 2003



本文编号：2980310