检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：张艳艳中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）

学位级别：硕士

日地物理研究涵盖了日冕、行星际、磁层、电离层等物理性质不同的空间区域,空间天气爆发活动等灾害性事件是日地物理研究的主要内容之一,这些空间物理问题具有尺度大、物理过程复杂等特点,基于磁流体力学(mhd)方程组的数值模拟正是研究... 详细信息

日地物理研究涵盖了日冕、行星际、磁层、电离层等物理性质不同的空间区域,空间天气爆发活动等灾害性事件是日地物理研究的主要内容之一,这些空间物理问题具有尺度大、物理过程复杂等特点,基于磁流体力学(mhd)方程组的数值模拟正是研究这些复杂日地物理过程的一个有力工具,它可以弥补观测相对缺乏和过于局限的缺点,已经被广泛应用于各种空间物理问题的研究中。因此,磁流体力学(mhd)方程组的数值模拟方法研究是一个重要基础课题。本文引用一种新颖的数值格式——任意精度导数黎曼问题(ADER)数值方法分别求解了一维和二维的理想mhd方程组。ADER数值格式是一个基于有限体积积分的具有高阶精度的数值格式,在间断面处对时间进行Taylor展开,然后分别求解由展开式中的各个部分所构造的黎曼问题,在本论文中采用HLL数值格式来求解这些黎曼问题,通过这样的方法可以很容易得到空间和时间上的任意阶精度。与常见的数值格式相比,ADER数值方法主要有以下特点:用所求量的关于空间变量的高阶表达式来替代经典黎曼问题中的分段常数分布函数;用间断面处广义黎曼问题的解来替代经典分段常数黎曼问题解;数值流通量是通过对广义黎曼问题在间断面处的解进行时间积分得到的。在一维理想mhd数值模拟中,本文通过Brio-Wu和Dai-Woodward激波管问题两个算例,结果发现ADER数值方法可以抑制HLL数值格式在CFL数很大情况下所产生的震荡,得到很好的无震荡结果。在二维理想mhd数值模拟中,本文用ADER数值方法计算了vortex问题、二维黎曼问题和爆炸波问题三个算例,着重研究了这三个算例中磁场散度控制情况。结果发现,在没有采用额外的磁场散度处理方法的情况下,ADER数值方法可以很好地模拟这些算例,得到正确的结果。这些研究有望对太阳风数值模式的算法研究起到一定的作用。

关键词： mhd数值模拟 ADER数值方法 Godunov方法

来源：评论

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日面方位磁场扰动和行星际磁场螺旋结构

引用

地球物理学报 2004年第4期47卷 549-554页

作者：胡友秋郑国辉中国科学技术大学地球与空间科学学院合肥230026

本文采用球坐标下 2 .5维理想mhd模型 ,对日球子午面内方位磁场扰动的传播进行数值模拟 ,重点分析它对行星际磁场螺旋角的影响 .本文认为 ,观测到的行星际磁场螺旋角大于Parker模型的预言值 ,是太阳表面不断向行星际发出同向方位磁场扰... 详细信息

本文采用球坐标下 2 .5维理想mhd模型 ,对日球子午面内方位磁场扰动的传播进行数值模拟 ,重点分析它对行星际磁场螺旋角的影响 .本文认为 ,观测到的行星际磁场螺旋角大于Parker模型的预言值 ,是太阳表面不断向行星际发出同向方位磁场扰动的结果 ;太阳较差自转在太阳内部产生的方位磁场为这类扰动提供了源头 .模拟结果表明 ,采用持续时间等于周期的十分之一、扰动幅度为 10 3nT量级的正向方位磁场扰动 ,就可使 1AU处行星际磁场的螺旋角增加 2°左右 ,与有关观测结果相符 .模拟结果还表明。

关键词：日球动力学行星际磁场 mhd数值模拟

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行星际激波特性的数值研究

引用

地球物理学报 2000年第4期43卷 435-442页

作者：杨玉林刘绍亮胡友秋刘伟中国科学技术大学地球和空间科学系合肥230026

采用二维二分量ＭＨＤ模型，应用ＰＰＭ格式，研究内日球赤道面内１ＡＵ附近激波波阵面参数的分布特性，以及太阳风速、扰动源宽度、扰动源初始传播方向和行星际电流片对分布的影响．结果指出：（１）均匀背景情况下激波阵面西侧为... 详细信息

采用二维二分量ＭＨＤ模型，应用ＰＰＭ格式，研究内日球赤道面内１ＡＵ附近激波波阵面参数的分布特性，以及太阳风速、扰动源宽度、扰动源初始传播方向和行星际电流片对分布的影响．结果指出：（１）均匀背景情况下激波阵面西侧为强磁场区，东侧的动压差比西侧大，而密度比和气压比基本对称；（２）背景太阳风流速和扰动源初始传播方向对参量分布影响较大；扰动源宽度影响不大；（３）当扰动源中心处于电流片东侧或西侧时，密度比、气压比和磁场比峰值均西偏，而动压差峰值和扰动源处于同侧；当扰动源中心与电流片重合时，激波阵面东西两侧都出现峰值，为双峰分布，东侧动力学参数大，西侧磁场强．上述结论与观测资料的统计结果趋势上是一致的．

关键词：日球动力学行星际激波 mhd数值模拟

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太阳表面水平运动驱动的磁圈与开放磁场重联的模拟研究

引用

空间科学学报 2013年第3期33卷 231-239页

作者：陈文磊何建森吴式灿杨利平王爱华张磊涂传诒北京大学地球与空间科学学院北京100871 阿拉巴马大学亨茨维尔分校空间等离子体与宇航研究中心美国阿拉巴马州亨茨维尔市35899

太阳大气的诸多观测事件(如耀斑、喷流等)均被归因于磁重联产生的能量转换.近年来,关于太阳风起源,有研究提出了磁重联使闭合磁圈开放为太阳风供应物质的新模式.在该模式中,闭合磁圈被光球超米粒组织对流携带,向超米粒边界运动,与位于... 详细信息

太阳大气的诸多观测事件(如耀斑、喷流等)均被归因于磁重联产生的能量转换.近年来,关于太阳风起源,有研究提出了磁重联使闭合磁圈开放为太阳风供应物质的新模式.在该模式中,闭合磁圈被光球超米粒组织对流携带,向超米粒边界运动,与位于边界的开放磁场相碰撞进而发生磁重联.该模式中磁重联的驱动及其效应是本文的研究目标.磁流体力学(mhd)数值模拟是研究太阳大气磁重联物理过程的重要途径.本文建立了一个二维mhd数值模型,结合太阳大气温度和密度的分层分布,在超米粒组织尺度上模拟了水平流动驱动的闭合磁圈与开放磁场的重联过程.通过对模拟结果的定量分析,认为磁重联确实能够将闭合磁圈的物质释放,进而供应给新的开放磁结构并产生向上流动.该结果为进一步模拟研究太阳风初始外流奠定了基础.

关键词：磁重联太阳大气 mhd数值模拟

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1998年5月日冕三维结构的数值模拟

引用

空间科学学报 2001年第4期21卷 289-296页

作者：叶占银魏奉思冯学尚石勇姚久胜中国科学院空间科学与应用研究中心北京100080

采用三维理想磁流体力学（ＭＨＤ）模式，内边界条件把二维投影特征线边界方法推广应用到三维计算，有效地稳定了数值计算并保证稳态解的自洽性；初始猜解磁场由１９３５卡林顿周光球磁场观测数据得到，这样计算得到的１９９８年５月份... 详细信息

采用三维理想磁流体力学（ＭＨＤ）模式，内边界条件把二维投影特征线边界方法推广应用到三维计算，有效地稳定了数值计算并保证稳态解的自洽性；初始猜解磁场由１９３５卡林顿周光球磁场观测数据得到，这样计算得到的１９９８年５月份期间日冕三维结构比较符合实际．计算结果表明：（１）计算得到的源表面非径向磁场量值在磁中性线附近不超过２μＴ，表明源表面磁场基本径向．（２）模拟得到的源表面径向磁场量值除了在磁中性线附近的区域外变化不大，这和观测一致．（３）由源表面磁场按平方反比的规律计算出１ＡＵ处磁场量值更接近观测值．（４）计算得到的日冕结构和观测定性一致．三维数值模拟结果还表明，日冕的三维大尺度背景结构主要是由磁场决定的，在闭磁场处或者电流片附近，太阳风的密度高，速度低；在开场区，太阳风的密度低，速度高．

关键词：三维理想磁流体力模式 mhd数值模拟日冕三维结构日地空间太阳风

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NND 格式在理想磁流体方程组中的应用

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力学学报 2001年第3期33卷 301-308页

作者：叶占银魏奉思李敬群冯学尚姚久胜中国科学院空间科学与应用研究中心北京100080

针对守恒型磁流体力学方程组（ＭＨＤ）和流体力学方程组（ＨＤ）通量项不同特点，提出了一种能够采用无振荡、无自由参数（ＮＮＤ）格式离散ＭＨＤ方程组的通量分裂方法，并首先在一维模型方程中验证了方法的可行性，进一步全三维离... 详细信息

针对守恒型磁流体力学方程组（ＭＨＤ）和流体力学方程组（ＨＤ）通量项不同特点，提出了一种能够采用无振荡、无自由参数（ＮＮＤ）格式离散ＭＨＤ方程组的通量分裂方法，并首先在一维模型方程中验证了方法的可行性，进一步全三维离散了ＭＨＤ方程组，在轴对称盔形磁场位形太阳风流动的数值试验中，选取４６个太阳半径（Ｒ_ｓ）的计算域，基本能够反映行星际空间物理参数在径向有大到８～９个量级变化的特点．计算结果表明针对气动力学跨音速流动的ＮＮＤ格式可以推广到磁流体力学方程组中，并有很好的稳定性．

关键词：太阳风磁流体力学 mhd数值模拟太阳磁场数值算法 NND格式理想磁流体方程组

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针状物的数值模拟与形态观测研究进展

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天文学进展 2018年第4期36卷 353-365页

作者：苏宝玉刘煜苗玉虎李洪波中国科学院云南天文台昆明650011 中国科学院大学北京100049

从针状物的数值模拟发展和形态观测进展两大方面,展示针状物近期研究成果。首先,介绍针状物磁流体动力学(magnetohydrodynamics, mhd)数值模拟的内容与进展;然后,介绍日面针状物总量和平均能流密度估算的研究进展;接着,介绍目前较为成... 详细信息

从针状物的数值模拟发展和形态观测进展两大方面,展示针状物近期研究成果。首先,介绍针状物磁流体动力学(magnetohydrodynamics, mhd)数值模拟的内容与进展;然后,介绍日面针状物总量和平均能流密度估算的研究进展;接着,介绍目前较为成熟的日出卫星(Hinode)上太阳光学望远镜(Solar Optical Telescope, SOT)的数据处理方法及观测到的双线和群体运动现象;最后,对目前针状物研究成果和未来研究方向进行总结和展望。

关键词：针状物 mhd数值模拟针状物波动日冕加热

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NND格式在多维理想磁流体方程组中的应用

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空气动力学学报 2005年第3期23卷 267-273页

作者：赫新陈坚强邓小刚中国空气动力研究与发展中心

采用修正的四步Runge-Kutta方法求解三维一般曲线坐标系下的理想磁流体方程组,为克服数值振荡,加特征型NND格式进行后处理。特征型NND格式推广到求解三维磁流体(mhd)问题需要知道雅可比通量的左右特征矩阵,在具体计算时需要克服矩阵的... 详细信息

采用修正的四步Runge-Kutta方法求解三维一般曲线坐标系下的理想磁流体方程组,为克服数值振荡,加特征型NND格式进行后处理。特征型NND格式推广到求解三维磁流体(mhd)问题需要知道雅可比通量的左右特征矩阵,在具体计算时需要克服矩阵的奇性。本文用三维程序采用推广的特征NND格式计算了一维mhd激波管和二维(mhd)喷管流动,计算结果表明,特征NND格式保持了TVD格式高精度的优点,又具有计算简单的特点,在包括强弱间断等复杂波系的定常和非定常mhd流场数值模拟中是成功的。

关键词：磁流体 mhd数值模拟 NND格式

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部分开放多极磁场中的日冕磁绳灾变

引用

空间科学学报 2005年第2期25卷 81-85页

作者：彭忠胡友秋中国科学技术大学地球与空间科学学院合肥230026

采用球坐标下二维三分量理想mhd模型,研究部分开放多极背景磁场中日冕磁绳的灾变现象.背景磁场由含3个闭合双极场的冕流和带赤道中性电流片的开放场构成,磁绳位于中心双极场的下方,其特性由环向磁通和轴向磁通表征.对给定的环向磁通,... 详细信息

采用球坐标下二维三分量理想mhd模型,研究部分开放多极背景磁场中日冕磁绳的灾变现象.背景磁场由含3个闭合双极场的冕流和带赤道中性电流片的开放场构成,磁绳位于中心双极场的下方,其特性由环向磁通和轴向磁通表征.对给定的环向磁通,存在轴向磁通的一个临界值;对给定的轴向磁通,也存在环向磁通的一个临界值.在该临界值以下,磁绳附着于太阳表面,系统处于平衡状态;该临界值一旦被超越,磁绳将脱离太阳表面向上喷发,说明部分开放多极背景磁场中的日冕磁绳系统存在灾变现象.本文算例表明,灾变点对应的磁能阈值超过对应部分开放场(中心双极场开放,两侧的双极场仍维持闭合)能量约15％,其超过部分可为日冕物质抛射一类太阳爆发提供能源.

关键词：磁流体力学灾变现象 mhd数值模拟开放多极磁场

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行星际扰动和电流片相互作用的数值模拟研究

行星际扰动和电流片相互作用的数值模拟研究

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作者：黄福成中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）

学位级别：博士

日冕区的冕流结构或日球电流片是行星际空间中很特殊的结构,CME的爆发与日冕区的冕流结构密切相关。CME引起的行星际激波在行星际空间的传播都要受到日球电流片的重要影响。磁重联是发生在电流片内的重要物理过程,是磁场能量转化和释放... 详细信息

日冕区的冕流结构或日球电流片是行星际空间中很特殊的结构,CME的爆发与日冕区的冕流结构密切相关。CME引起的行星际激波在行星际空间的传播都要受到日球电流片的重要影响。磁重联是发生在电流片内的重要物理过程,是磁场能量转化和释放的一种重要方式。论文主要从两个方面研究了太阳风扰动和电流片的相互作用:其一,对爆发在两冕流结构间的CME的传播特点进行了mhd数值模拟研究;其二,对磁重联过程中的Hall效应进行了数值模拟研究和理论分析,从扰动和电流片相互作用的角度初步探讨了Hall效应的一些特征。一方面,本文对爆发在两冕流结构之间开放磁场的CME进行了数值模拟,研究了扰动和电流片之间的相互作用。SMM飞船在太阳峰年曾经观测到了爆发在两冕流结构之间开放磁场中的CME独特的传播特征以及相应的冕流结构的畸变和偏转。本论文采用了2.5维mhd方程,用数值模拟方法研究了CME和冕流结构之间复杂的相互作用。模拟结果不但展现了SMM飞船的观测结果,而且还发现了一个新的现象:在冕流结构和CME的相互作用中,冕流结构内部轴向磁场分量方向反转。另一方面,本文运用Hall mhd方程还对磁重联过程中Hall效应进行了数值模拟研究和理论分析。磁重联过程中,Hall效应在等离子体内电子和离子的脱耦方面发挥着重要作用。本论文对二维不可压缩的mhd方程进行了修正,在感应方程中考虑了Hall项。然后运用该方程对磁重联过程中的Hall效应进行了数值模拟,研究了扰动和电流片相互作用下的Hall电场结构及其变化特点。有关Hall电场结构的数值模拟结果和理论分析结果一致。这种Hall电场结构清楚地显示了Hall效应中电子和离子的脱耦现象。本文从该项的数值模拟结果和理论分析结果中得出了一个新结论:Hall效应能导致磁重联点附近的能量电子积聚。这个结论有Geotail飞船的观测结果和磁重联的Tokamak实验结果的支持。

关键词： mhd数值模拟行星际扰动电流片相互作用磁重联Hall效应

来源：评论

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