基于多航天器测量数据的空间磁流体动力学分析

发布时间：2021-05-06 12:27

　　大幅度磁流体动力学（MHD）波和湍流通常在空间等离子体环境中观察到。使用通过多航天器实验获得的数据,可以分离测量变量的时间和空间变化。虽然时域中的数据点的数量可能会相当大,但是在空间域中,其仅仅是航天器的数量,至多只有几个。因此,诸如Capon方法的复杂技术经常用于处理数据。由于湍流包含大量的波,因此实际上不可能使用观测数据来分解它。然而,在湍流分析中,我们感兴趣的不是将湍流分离成所有单个波,而是确定描述湍流性质的几个宏观物理参数。在本论文中,我们讨论了当只有有限数量的数据点可用时,在给定的测试湍流谱上提取尽可能多的信息的方法。给出测试湍流的波幅,使得湍流谱遵守具有指定总功率和功率定律指数的幂律分布。通过改变数据点的数量,数据点的空间分离,事件的数量和其他外部参数来检查我们的分析方法的准确性和鲁棒性。在参数调查之后,我们发现波模式的数量,x轴,数据点和事件的分离,相位相关的指数,数据点的空间间隔是影响Capon估计的重要参数。在获得需要使用的值之后,可以通过Capon方法并使用那些值获得测试湍流的宏观参数。为了建立分析空间等离子体湍流的新方法,我们能够开发出产生可靠的幂律指数的计算程序... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
Chapter 1: Introduction
    1.1. Background
        1.1.1. Space plasma
        1.1.2. Magnetohydrodynamic (MHD) wave
        1.1.3. Turbulence
        1.1.4. Spacecraft measurement
        1.1.5. Temporal and Spatial data
        1.1.6. Macroscopic parameters
    1.2. Objective
Chapter 2: Analysis Method
    2.1. Fourier transform
    2.2. Capon’s method
        2.2.1. Lagrange multiplier method
        2.2.2. Derivation of Capon’s method
        2.2.3. Importance to repeat to analyze and take the average
    2.3. Comparison of Fourier and Capon’s method
        2.3.1. Program
        2.3.2. #data points = 100
        2.3.3. #data points = 5
    2.4. Creation of the test turbulence
        2.4.1. Kolmogorov scaling
        2.4.2. Parameters
    2.5. Applying Capon’s method to the test turbulence
        2.5.1. Parameters
        2.5.2. Improvement of analysis program
    2.6. Parameter survey
Chapter 3: Results
    3.1. Parameter survey
        3.1.1. nw
        3.1.2. A_0
        3.1.3. γ
        3.1.4. k_(min)
        3.1.5. h
        3.1.6. φ_0
        3.1.7. nx
        3.1.8. xn
        3.1.9. dx
        3.1.10. x_i
        3.1.11. #k
        3.1.12. dk
        3.1.13. S
    3.2. Macro parameters estimates with optimum conditions
Chapter 4: Discussions
Chapter 5: Conclusion
    5.1. Conclusion
    5.2. Future plan
Reference
Acknowledgements



本文编号：3171921