不僅僅源自日冕物質(zhì)拋射（CMEs）的瞬態(tài)行星際擾動會影響空間天氣活動,太陽風背景流以及太陽日冕磁場結(jié)構也會影響空間天氣。因此,太陽風背景模擬也是空間天氣研究的重要組成部分。本文主要利用三維路徑守恒的磁流體（MHD）模型對太陽日冕進行數(shù)值模擬研究。通過Godunov-type有限體積方法（FVM）實現(xiàn)單流體太陽風等離子體磁流體方程在時間上的推進。文中所用的數(shù)值方法是路徑守恒的,是通過引進一個簡單的連接界面左右狀態(tài)的直線段路徑,利用高階高斯——勒讓德積分,得到對路徑依賴的數(shù)值格式。代碼是用FORTRAN語言編寫的,通過消息傳遞接口（MPI）進行并行化,并且是在球坐標系下的六片網(wǎng)格系統(tǒng)上實現(xiàn)的,其中每一個網(wǎng)格都是四邊為平截面,底和頂為弧狀的六面體。首次利用路徑守恒方法,我們建立了 Osher-Solomon-MHD與HLLEM-MHD兩類太陽風模型。路徑守恒Osher-Solomon-MHD模型黎曼解是一個使用全波的數(shù)值格式,它包含了 MHD方程的所有特征結(jié)構,并且每個特征場對應不同的數(shù)值粘性。該方法具有如下特性:它是非線性的、不需要熵修正、通量函數(shù)可微以及包含全波。在實現(xiàn)過程中,我們采用m... 

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 等離子體
    1.2 太陽
    1.3 太陽活動
    1.4 太陽風
    1.5 日冕磁場
    1.6 日球?qū)与娏髌?br>    1.7 三維太陽風模擬概述
    1.8 小結(jié)
第2章 MHD控制方程和六片網(wǎng)格系統(tǒng)
    2.1 GLM-MHD控制方程
    2.2 EGLM-MHD控制方程
    2.3 G-EGLM-MHD控制方程
    2.4 準線性形式
    2.5 六片網(wǎng)格系統(tǒng)
    2.6 小結(jié)
第3章 路徑守恒Osher-Solomon-MHD模型
    3.1 一維守恒雙曲系統(tǒng)的路徑守恒方法
    3.2 POS-GLM-MHD模型
    3.3 小結(jié)
第4章 數(shù)據(jù)驅(qū)動POS-GLM-MHD模型及其數(shù)值結(jié)果
    4.1 初邊值條件:數(shù)據(jù)驅(qū)動過程
    4.2 POS-GLM-MHD模型數(shù)值結(jié)果
        4.2.1 冕洞
        4.2.2 冕流和偽冕流
        4.2.3 日冕等離子體密度和速度
        4.2.4 NOAA 11032上的非勢場
    4.3 小結(jié)
第5章 路徑守恒HLLEM-MHD模型
    5.1 HLLEM-MHD模型
    5.2 中間態(tài)U_*的計算
    5.3 HLLEM黎曼解的評論
    5.4 小結(jié)
第6章 路徑守恒HLLEM-MHD模型定態(tài)模擬結(jié)果
    6.1 初邊值條件:定態(tài)模擬過程
    6.2 路徑守恒的HLLEM數(shù)值結(jié)果
        6.2.1 開閉磁場區(qū)域
        6.2.3 2.5R_s到20 R_s日冕結(jié)構變化
        6.2.4 映射的OMNI觀測數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果的對比
        6.2.5 相對磁場散度誤差
    6.3 小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 主要研究成果
    7.2 未來工作展望
第8章 附錄
    8.1 特征系統(tǒng)
    8.2 粘性矩陣的近似
    8.3 一維非守恒雙曲系統(tǒng)的路徑守恒方法
    8.4 POS-EGLM-MHD模型
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Comparative analyses of current three-dimensional numerical solar wind models[J]. Shi Tsan WU,Murray DRYER.  Science China（Earth Sciences）. 2015(06)
[2]FULL-IMPLICIT CONTINUOUS EULERIAN SCHEME IN THE SPHERICAL COORDINATES AND ITS APPLICATIONS TO SOLAR PHENOMENA[J]. 王水,胡友秋,吳式燦.  Science in China,Ser.A. 1982(12)



本文編號：3733195