三維磁流體力學(xué)(Magnetohydrodynamics,簡稱MHD)太陽風(fēng)模型是背景太陽風(fēng)研究和預(yù)報的重要工具。它可以獲得背景太陽風(fēng)的物理參數(shù)在整個日冕-行星際空間的分布,從而彌補了衛(wèi)星數(shù)據(jù)觀測在空間、時間上的缺失,也為空間天氣預(yù)報由經(jīng)驗預(yù)報向數(shù)值預(yù)報發(fā)展提供了不可或缺的工具。本論文建立了靈活的日冕-行星際背景太陽風(fēng)耦合模式,使之既能使用經(jīng)驗日冕模型進行行星際太陽風(fēng)的MHD數(shù)據(jù)驅(qū)動模擬,又能利用日冕MHD模式和行星際MHD模式,進行從太陽表面到1AU的MHD數(shù)據(jù)驅(qū)動模擬。使用模型的這兩種工作模式,模擬了2008年全年的背景太陽風(fēng)演化,對大尺度結(jié)構(gòu)的演化進行了分析,并利用定量評估方法對模擬結(jié)果做了評估。在CESE-HLL數(shù)值模式的基礎(chǔ)上,本論文對模式的數(shù)值方法和計算實現(xiàn)做了若干改進,包括:(1)調(diào)整近日區(qū)和遠日區(qū)的位置,利用耦合層網(wǎng)格實現(xiàn)日冕-行星際模型的耦合,使日冕MHD模型和行星際MHD模型既可以獨立運行,又可以耦合運行;(2)在日冕模型的內(nèi)邊界上實現(xiàn)了時變的投影特征邊界條件,使日冕的數(shù)據(jù)驅(qū)動模擬成為可能;(3)建立了利用經(jīng)驗日冕模型驅(qū)動行星際模型模擬時變背景太陽風(fēng)的方法;(4)改...

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 空間天氣的太陽驅(qū)動源
    1.2 日冕和行星際太陽風(fēng)的背景態(tài)
    1.3 三維磁流體力學(xué)太陽風(fēng)模型
    1.4 本論文的研究動機與章節(jié)安排
第2章 日冕-行星際三維MHD背景太陽風(fēng)模式
    2.1 控制方程
    2.2 基于CESE格式和陰陽網(wǎng)格的日冕模型
    2.3 基于HLLD格式和自適應(yīng)網(wǎng)格的行星際模型
    2.4 日冕-行星際耦合的數(shù)據(jù)驅(qū)動實現(xiàn)
第3章 背景太陽風(fēng)模擬結(jié)果的定量評估方法
    3.1 L1點太陽風(fēng)參數(shù)時序數(shù)據(jù)的產(chǎn)生
    3.2 太陽風(fēng)參數(shù)時序的評估方法
    3.3 行星際磁場極性及其反轉(zhuǎn)的評估方法
    3.4 SIR的評估方法
第4章 2008年背景太陽風(fēng)的經(jīng)驗日冕-MHD行星際數(shù)據(jù)驅(qū)動模擬結(jié)果
    4.1 經(jīng)驗日冕模型驅(qū)動方法
    4.2 選取2008年作為研究時段的考慮
    4.3 模擬結(jié)果的全球結(jié)構(gòu)分析
    4.4 L1點模擬結(jié)果的定量評估
第5章 2008年背景太陽風(fēng)的MHD日冕-MHD行星際數(shù)據(jù)驅(qū)動模擬結(jié)果
    5.1 模型設(shè)置
    5.2 日冕和行星際全球結(jié)構(gòu)分析
    5.3 L1點模擬結(jié)果的定量評估
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作的總結(jié)
    6.2 未來工作的展望
    6.3 最后的話
附錄A 用于數(shù)值計算的理想MHD方程的各種形式及其特征系統(tǒng)
    A.1 用于數(shù)值計算的理想MHD方程的各種形式
    A.2 通量密度
    A.3 非守恒形式的MHD方程及其雅克比矩陣
    A.4 特征系統(tǒng)
參考文獻
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果
致謝



本文編號：3750552