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撕裂模不稳定性与边界扰动驱动磁场重联

赵飞  
【摘要】: 磁场重联是天体等离子体物理中的一种局域现象,是太阳系等离子体物理学中的重要研究课题,也是空间等离子体和实验室等离子体中的普遍存在的基本物理现象。这种现象广泛存在于地球磁层、太阳大气、其它行星磁层、彗星磁尾及受控聚变装置中。但是,磁场重联的真实物理过程还需要进一步深入研究,磁场重联过程与太阳系等离子体中各种物理现象的内在联系尚未能完全搞清,这些都是当今太阳物理学家和空间物理学家极为关注的前沿课题。 本文首先简单介绍了空间等离子体物理的基本知识,并简单叙述了空间探测的现状,包括我国“双星计划”的发展概况。在随后的章节中,本文依次介绍了磁场重联,等离子体宏观不稳定性及驱动磁场重联的各种基本物理概念及各种经典的物理模型以供本文后续的介绍和计算作铺垫。本文运用MHD流体理论,结合四阶龙格-库塔法计算方法探讨磁场重联问题,分别依次模拟计算了二维撕裂模不稳定性,二维余弦边界扰动入流磁场重联,二维含时扰动入流磁场重联及二维三分量撕裂模不稳定性。通过计算得出的结果,本文得到了二维撕裂模不稳定性,二维余弦边界扰动入流磁场重联,二维含时扰动入流磁场重联及二维三分量撕裂模不稳定性在不同时刻的磁场位形图及流场位形图,并分析了其中的物理过程。本文运用MHD流体理论及经典模型得出了一些较好的结果,揭示了磁场重联中一些物理过程与物理现象,对于研究磁场重联做了一些有意义的实际工作。


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