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剪切流对撕裂模不稳定性中慢激波的形成和它的结构的影响

张熙  
【摘要】:磁场重联伴随着磁场拓扑结构的改变,是磁能转化为等离子体动能和热能的重要方式,它被用来解释自然界中很多能量的突然释放现象。磁场重联常常会被撕裂模不稳定性触发。剪切流不论在空间等离子体还是实验室等离子体中都广泛存在,而且对于撕裂模等不稳定性有重要影响。激波在空间等离子体和实验室等离子体中都有被广泛的观测到,激波的上下游之间的物理量大小或是方向会发生剧烈的变化,研究和理解激波有重要的意义。 本文应用数值模拟的方法研究了亚Alfven速度的剪切流对撕裂模不稳定性的影响。在可压缩电阻磁流体力学模型和可压缩Hall磁流体力学模型下,我们重点讨论了存在亚Alfven速度的剪切流时在重联层外形成的激波以及它的结构。 在可压缩电阻磁流体力学模型下,我们发现在等离子体比压值β=1.0和β=0.2的情况下重联层外分别有两对和一对慢激波形成,而β=5.0时重联层外没有激波形成。我们认为形成这种慢激波的机制是初始所加的剪切流和重联产生的等离子体流相互作用导致的。在Hall磁流体力学模型下,重联层外也有结构形成,但它们一般为多种磁流体力学不连续的混合。Hall效应引入的色散波哨声波会影响不连续的形成。由于这个原因,当增大离子惯性长度d,时,不连续的层状结构变成了波列。当继续增大离子惯性长度di时,波列会变得宽阔,波列中的振荡周期数目减少了。


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