地球空间磁重联过程与机制的初步模拟分析研究

发布时间：2021-08-09 04:24

　　磁场活动是宇宙中许多瞬间现象的基础例如太阳和恒星的耀斑、磁层亚爆和伽马射线爆发等。而引发这些过程的磁场能量可能是由磁重联释放的。因为磁重联的发生改变了磁场的拓扑结构并且将磁场能量转化等离子体能量。本文运用2.5D的PIC（particle-in-cell）方法分别对无导向场时的无碰撞磁重联和由导向场时的无碰撞磁重联做了模拟研究。我们主要对无导向场磁重联和有导向场磁重联的重联电场、重联磁场、电子电流、离子电流、电子速度和离子速度作了具体的分析得到了:在重联过程中会形成偶极化锋面结构。在偶极化锋面结构中,B_y沿X点对称,B_z呈现出四极结构分布其强度最大值为0.18B₀,并且B_z的传播速度是超阿尔文速度的。在重联过程中电子电流密度和离子电流密度并不相同,电子电流在X点附近很小但在整个磁岛区域中都有分布,而离子电流主要在X点附近呈对称分布。在重联过程中电子电流密度大于离子电流密度。离子在X点和X分隔线附近密度很小,主要集中在磁岛中,但电子主要集中在磁岛外侧靠近X点附近的区域,并且在X点附近有宽度约为0.2d... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

PIC在每一个时间步长中的计算循环

图3-6垂直于模拟平面的电子电流密度和离子电流密度在 it = 11 时的强度分布图（选取y = 5di到 y = 15di之间的区域）。空间坐标由 di进行归一化，电流密度由 vA× n0来进行归一化。a图为电子电流密度分布图，b图为离子电流密度分布图。


本文编号：3331357