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摘要：磁重联在太阳耀斑中扮演着角色。积累在磁场中的能量磁重联释放出来,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。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,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。在该中,磁场的拓扑结构被改变,磁能释放。非稳态的磁重联,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。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,数值实验研究磁重联的方法。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。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的研究。因此,尝试在已有的磁流体计算程序中使用自适应网格技术,对程序改造,另外在高磁雷诺数环境下了磁重联模拟,本工作主要包括以下两的内容:一、对现有的成熟的磁流体力学问题计算程序SHASTA改造。SHASTA是求解二维磁流体动力学问题的单一网格程序。在将其用于磁重联问题的数值模拟时,对它了修改,使之自适应网格方法的程序,可以扩散区细化计算,模拟二维非稳态的磁重联。在SHASTA程序的自适应计算实现中,了插入式的自适应修改策略,原二维磁流体力学偏微分方程的求解算法被作为独立单元使用。使用分层的数据结构,将每个细化层次的物理量用二维可变数组描述,并标记磁场和压强分布的陡变区为细化区域,再插值的方法细化层网格点上的物理量分布和边界条件,细化区域的计算结果被赋予给其上一层网格,并对其内容更新。细化计算的磁重联的模拟实验,相比单一网格计算,细节分辨率提高,相应的计算时间的增加则与模拟中的参数选择有关;而自适应程序带来的计算精度和稳定性的影响则依赖于边界设置、单步长的推进策略和插值算法。二、模拟了高磁雷诺数环境的双带耀斑中的磁重联。在磁重联中,电流片内的电导率是至关的因素,磁重联发生的快慢受到它的制约和影响。在太阳日冕大气中,电导率很高,日冕环境中典型的磁雷诺数高达10~6～10~(12),因此在高磁雷诺数环境的磁重联模拟对理解双带耀斑中的能量释放等具有。相对于已有的研究,本工作中了磁雷诺数10~4以上的磁重联数值模拟。关键词：太阳耀斑论文数值模拟论文撕裂模不稳定性论文磁重联论文自适应网格细化论文
摘要3-5
Abstract5-7
目录7-12
章 绪论12-28
1.1 等离子体的数值研究方法12-15
1.1.1 粒子模拟13-14
1.1.2 磁流体模拟14-15
1.2 双带耀斑的理论模型15-20
1.3 磁场重联理论和撕裂模不稳定性20-27
1.3.1 撕裂模不稳定性的线性理论22-25
1.3.2 撕裂模不稳定性的非线性发展25-27
1.4 本工作的主要内容27-28
章 数值模拟方法28-34
2.1 约束方程组的处理28-29
2.2 SHASTA简介29-30
2.3 网格划分的限制30-34
章 自适应网格的使用34-44
3.1 自适应网格技术介绍34-35
3.2 使用自适应网格技术对SHASTA程序改造35-44
3.2.1 单步长的时间推进策略35-37
3.2.2 修改数据结构37-38
3.2.3 生成细化网格38-41
3.2.4 定义边界条件41-44
章 双带耀斑中的磁重联数值模拟44-64
4.1 物理模型44-46
4.1.1 初始条件44-45
4.1.2 边界条件45-46
4.2 数值电阻的影响46-50
4.2.1 二维磁扩散实验46-48
4.2.2 依赖于数值电阻的磁重联实验48-50
4.3 自适应网格的数值测试50-51
4.4 高磁雷诺数环境中的磁重联模拟51-60
4.4.1 准稳态磁重联52-53
4.4.2 磁岛和等离子体团的运动53-55
4.4.3 磁岛和周围等离子体的作用55-60
4.5 讨论和总结60-64
第五章 云南天文台Hα全日面观测的数据怎么写作64-72
5.1 背景64-66
5.2 平台和开发工具66-68
5.3 系统组成和系统运行68-69
5.4 小结69-72
第六章 展望72-74