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相似文献
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1.
三维磁流体力学(MHD)数值模拟是行星际太阳风研究的重要手段.本文发展了一种由多种观测数据驱动的三维行星际太阳风MHD数值模型.模型的计算区域为0.1AU到1AU附近,使用Lax-Friedrich差分格式在六片网格系统中进行数值求解.边界条件中磁场使用GONG台站观测的光球磁图外推获得,密度通过LASCO观测的白光偏振亮度反演得到,速度根据以上两种观测数据并利用一种基于人工神经网络技术(ANN)的方法得到,温度通过自洽方法根据磁场和密度导出.利用该模型模拟了第2062卡灵顿周(CR2062)时期的行星际太阳风,模拟结果显示出丰富的观测特征,并与OMNI以及Ulysses的实际观测值符合得较好.该模型可用于提供接近真实的行星际太阳风,有助于提高空间天气预报的精度.   相似文献   

2.
建立由太阳光球磁场和日冕偏振亮度等观测约束的单流体太阳风模型,包括日冕和太阳风的等离子体密度、速度和磁场,温度还有待于以后处理.这里采用高山观测台(HAO)MKⅢ的日冕偏振亮度(pB)在1.36Rs上的观测概图,根据Guhathakurta在1996年发展的日冕电子密度反演模型确定日冕的电子密度分布.同时采用Wilcox太阳观测台(WSO)的光球磁场视向分量的观测概图作为底部边界,根据Zhao等在1994年发展的水平电流-电流片(HCCS)模型得到全球磁场.Phillips在1995年及McComas在2003年分别用Ulysses第一次和第二次跨极飞行的观测发现,归一化到1 AU的太阳风动量流密度除了在10°~30°的纬度范围内略低以外几乎不变.根据这一结论,结合已经得到的密度数据,就可以得到日冕和太阳风的速度.将上面的模型应用于1918卡林顿自转周稳态太阳风的研究,结果与太阳活动极小期的观测基本相符,但是与观测相比较低速高密度区偏大,因此密度模型还有待改进.   相似文献   

3.
从快速、有效地进行空间天气数值预报的需要出发,针对1998年5月份行星际太阳风暴事件,采用全三维流体力学(HD)模型进行数值试验,考察了无振荡、无自由参数(NND)格式在三维太阳风流动数值模拟中的应用.计算中内边界的密度分布由观测K日冕数据来确定,由此得到的源表面密度分布具有和源表面电流片相似的结构.数值试验表明: 虽然该格式不需要加入人工粘性,但是具有很好的计算稳定性.在扰动计算时激波间断耗散小,在三维任何方向上间断所占的网格数比较少,没有数值色散现象.   相似文献   

4.
1998年5月2日日冕亮度观测图的数值研究   总被引:3,自引:3,他引:0  
采用数值手段模拟了1998年5月2日日冕亮度观测图,计算模式改进为球坐标下系下特殊的二维理想磁流体(MHD)模型,即把(r,φ)坐标建立在SOHO观测日冕亮度的子午面上,消除了子午面极区的几何奇异性,根据SOHD日冕观测布置磁极子得到初始磁场位形,内边界条件采用自治的投影特征边界条件,计算迭代出稳态的多 磁场结构,得得到了与观测基本一致的亮度图,计算结果表明在太阳表面附近磁场位形对太阳凤等离子参数分布起控制作用。  相似文献   

5.
采用三维理想磙流体力学(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。  相似文献   

6.
WSA太阳风经验模型及其应用   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
Wang-Sheely-Arge (WSA)模型是对准稳态太阳风的经验和物理相结合的描述,其利用观测的日面磁图作为输入,可以提前3到4天预测L1点处的太阳风速度和行星际磁场极性.WSA模型是在WS模型的基础上经过若干改进形成的实时预报模式,之后又借鉴Distance from the Coronal Hole Boundary (DCHB)模型的参数,进一步改进了太阳风速度关系式,形成了目前常见的形式.WSA经验模型由日冕磁场模型、太阳风速度关系式和一维运动学模型三部分组成.在实际应用过程中,基本步骤包括观测磁图预处理、日冕三维磁场反演、计算日冕磁场参数、计算太阳风的速度分布和将太阳风映射到1AU等环节.在发展过程中,WSA模型经历了一些细节上的调整变化,例如观测磁图数据的来源、日冕磁场模型的类型、经验速度关系中自由系数的取值等.许多研究对如何改善模型的预报效果进行了探索.   相似文献   

7.
磁流体力学数值模拟是研究日地物理学现象的一个重要手段. 对比三种AUSM算法, 即AUSM, AUSM+和AUSMPW+, 结合HDC磁场散度消去方法计算多维MHD问题的性能. 通过分析三种算法计算Rotor算例和Orszag-Tang vortex算例的结果发现, AUSM+算法的性能最好. 进一步使用AUSM+算法基于6片网格构造模拟了日冕结构, 计算结果表明这种算法能够正确计算出日冕的大尺度结构. 对于日冕结构模拟块, HDC方法能够较好 地控制磁场散度误差.   相似文献   

8.
基于TIMED/SABER卫星2002—2018年观测的20~100 km大气密度数据,统计获得多年月平均值和标准偏差的全球网格数据。利用网格数据,分析了大气密度的变化特征。以网格数据为基准,计算了USSA76的相对偏差,分析了USSA76相对偏差的分布特征。以网格数据为驱动,将大气密度表征为平均值与大尺度扰动量和小尺度扰动量的加和,大尺度扰动和小尺度扰动分别采用余弦函数和一阶自回归模型表征,初步建立了全球临近空间大气密度模型。通过对比模型仿真值与激光雷达观测值,表明模型仿真值与观测值具有较好的吻合度,验证了建模方法的可行性。利用蒙特卡罗方法可再现给定轨迹上所有可能的大气状态。   相似文献   

9.
球坐标系六片网格下三维定态行星际太阳风模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
采用二阶MacCormack差分格式, 利用稳态的磁流体(MHD)方程组在球坐标系六片网格下模拟研究了行星际太阳风. 六片网格系统能有效避免极区奇性和网格收敛性. 迭代按径向方向推进求解, 很大程度上减少了计算量, 节约了计算时间. 内边界条件根据太阳与行星际观测确定, 比较测试了5种内边界条件, 模拟给出了1922卡林顿周的背景太阳风结构. 几种内边界条件所得模拟结果与行星际观测基本吻合. 太阳风速度采用McGregor 等的经验公式给出, 磁场由水平电流片(HCCS)模型得到, 密度和温度分别根据动量守恒和气压守恒得到, 研究表明采用这样的边界条件模拟结果最佳.   相似文献   

10.
结合STEREO卫星的观测和三维磁流体力学数值模拟方法, 采用WSO (Wilcox Solar Observatory)磁场数据和势场源表面模型建立日冕初始磁场, 并在日面活动区加上时变的压强扰动, 对2009年2月13日05:35UT爆发的CME-EUV波(Coronal Mass Ejections-Extreme Ultraviolet wave, 日冕物质抛射-远紫外波)事件进行研究. 从COR1/STEREO-A图像判断, 此次CME前沿速度约340km·s-1, 角宽度约60°; 分析EUVI/STEREO-B 195 ?的差分图像, 可以看到, 环形亮环波前从活动区向四周传播, 亮环波前后面是日冕暗化区, 取四个方向的波前位置进行线性拟合可知, 该EUV波速度为247km·s-1, 数值模拟得到的EUV波速度为245km·s-1, 将计算结果采用IDL可视化后可以看到明显的亮环和暗区结构, 数值模拟结果与卫星观测相一致, 表明该EUV波现象是快磁声波.   相似文献   

11.
  总被引:1,自引:0,他引:1  
为了研究磁流体动力学(MHD)控制低温微电离等离子体射流,实现推力矢量的可行性,提出了一种基于MHD控制等离子体流动理论的试验方法,建立了种子(碱金属盐)诱导燃气电离的MHD流动控制试验台,研究了不同温度和不同磁场方向条件下射流偏转向量角,并用用户自定义函数(UDF)加载MHD模型求解三维N-S方程,探究了数值研究MHD控制的可行性.结果表明:向燃烧室内注入低电离能种子能够诱导燃气电离,形成磁流体,在磁场作用下实现推力矢量控制;等离子体射流偏转的数值模拟结果与试验结果在一定程度上是一致的,说明数值模拟MHD流动控制具有一定的可信度.  相似文献   

12.
太阳色球层-日冕中扰动的传播   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
李波  王水 《空间科学学报》2000,20(4):289-296
为了模拟太阳色球层、过渡层和日冕中扰动的传播特征,本文在一自洽的非等温、非均匀等离子体初态下,应用二维时变可压缩磁流体动力学模拟,数值研究了过渡层附近局地加热引起的扰动传播过程.结果表明,扰动分别以局地快磁流波速度向四周传播,数值模拟结果与局地快磁流波推算结果符合得很好,其特征可以解释SOHO/EIT观测到的波动事件.   相似文献   

13.
The solar corona, modelled by a low β, resistive plasma slab sustains MHD wave propagations due to footpoint motions in the photosphere. The numerical simulation presents the evolution of MHD waves and the formation of current sheets. Steep gradients at the slab edges, which are signatures of resonance layers are observed. Singularities are removed by the inclusion of finite resistivity. The fast waves develop kink modes. As the plasma evolves the current sheets which provide heating at the edges fragment into two current sheets at each edge which in turn come closer when the twist is enhanced.  相似文献   

14.
Progress of Solar Corona Study in China   总被引:1,自引:0,他引:1  
Solar corona study is an important aspect of space weather research.In recent years,great achieVements have been acquired on the solar corona study by the space physics group of China.This paper gives a brief outline of these progresses that have been made during 2006--2008.This kind of research includes observational study of the corona,theoretical investigations,statistical analysis based on a large number of data sets,numerical method for MHD modeling,numerical study of space weather events,and prediction methods for the complicated processes originating from the solar corona.Each is given as a separate part in the following.   相似文献   

15.
We review the status of the best “off-the-shelf” tool available for the study of dynamical behavior of coronal transients and traveling interplanetary disturbances. This tool involves numerical solution of the initial-boundary value problem of multi-dimensional time-dependent magnetohydrodynamics. While this tool cannot address questions of turbulence and kinetic behavior, we suggest that deeper understanding of large scale phenomena can be obtained by direct comparison of the MHD models with multi-disciplinary synoptic observations of specific events on the sun, and in the corona and interplanetary space. Conclusions reached after a recent critique (based on a limited set of observational and numerical data) of the MHD paradigm's application to coronal transients are examined and found to have limited validity. Substantial observational progress was achieved during SMY through ground- and space-based observations of solar and interplanetary events. Many of these observations can confidently be associated with one another for specific events. These associations can be combined into a reasonable scenario of geometrical extent and mass, energy and momentum transfer in the framework of the solar-terrestrial chain of cause and effect. Several of these events during STIP Interval VII in August 1979 are used to provide test cases for an MHD simulation that is described with some details. The bringing-together of diverse observations is necessary in order to outline a program for the testing of dynamical models and their more physically-restricted approximations.  相似文献   

16.
乘波构型飞行器磁流体进气道一体化概念设计   总被引:2,自引:1,他引:1  
采用准一维的磁流体方程组对设计状态下内磁流体发生器进行参数设计,利用斜激波理论设计磁流体进气道一体化的外形.以该外形为基点,对安装五对电极的内磁流体发生器采用五方程模型进行三维数值模拟,并通过调节其磁作用数以满足准一维假设下设计的进气道外形.研究表明,磁流体进气道最小出口流动均匀参数可以作为判别内发生器最优磁作用数的准则,在该磁作用数下内磁流体发生器可以有效地提高进气道的性能.   相似文献   

17.
Great progress has been made in the research of solar corona and interplanetary physics by the Chinese scientists during the past two years (2014-2016). Nearly 100 papers were published in this area. In this report, we will give a brief review to these progresses. The investigations include:solar corona, solar wind and turbulence, superhalo electron and energetic particle in the inner heliosphere, solar flares and radio bursts, Coronal Mass Ejections (CMEs) and their interplanetary counterparts, Magnetohydrodynamic (MHD) numerical modeling, CME/shock arrival time prediction, magnetic reconnection, solar variability and its impact on climate. These achievements help us to better understand the evolution of solar activities, solar eruptions, their propagations in the heliosphere, and potential geoeffectiveness. They were achieved by the Chinese solar and space scientists independently or via international collaborations.   相似文献   

18.
The disposition of energy in the solar corona has always been a problem of great interest. It remains an open question how the low temperature photosphere supports the occurence of solar extreme phenomena. In this work, a turbulent heating mechanism for the solar corona through the framework of reduced magnetohydrodynamics (RMHD) is proposed. Two-dimensional incompressible long time simulations of the average energy disposition have been carried out with the aim to reveal the characteristics of the long time statistical behavior of a two-dimensional cross-section of a coronal loop and the importance of the photospheric time scales in the understanding of the underlying mechanisms. It was found that for a slow, shear type photospheric driving the magnetic field in the loop self-organizes at large scales via an inverse MHD cascade. The system undergoes three distinct evolutionary phases. The initial forcing conditions are quickly “forgotten” giving way to an inverse cascade accompanied with and ending up to electric current dissipation. Scaling laws are being proposed in order to quantify the nonlinearity of the system response which seems to become more impulsive for decreasing resistivity. It is also shown that few, if any, qualitative changes in the above results occur by increasing spatial resolution.  相似文献   

19.
磁流体数值模拟是空间物理研究的重要手段.采用具有TVD(Total Variation Diminishing)特性的Lax-Friderichs差分格式求解了GLM-MHD(Generalized Lagrange Multiplier-Magnetohydrodynamics)方程.为降低格式的数值耗散,引入耗散修正系数对算法的通量计算过程进行改进.二维Rotor算例和磁云-电流片相互作用算例的模拟结果表明,GLM-MHD方法可以有效控制磁场散度误差,相对于泊松校正法可以节省一半以上的计算时间.在不破坏格式稳定性基础上,耗散修正系数有效降低了算法的数值耗散.   相似文献   

20.
Interaction of shocks with a current sheet is investigated within a 2D MHD model based on an improved FCT numerical scheme. Basic parameters of the problem are chosen to correspond to situations in the solar corona with low plasma β and moderate shock strength. Slow and fast MHD shocks are introduced with shock normal parallel to magnetic field lines. The interaction with the current sheet causes distortion of the shock front and this distorts the magnetic field lines and generates electric current. Large current densities are generated especially when the fast MHD shock becomes the intermediate MHD shock at the current sheet. Then peak values of the current density are about 3–4 times larger than the initial undisturbed values in the current sheet.  相似文献   

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