非线性阿尔芬波在磁流体力学等离子体中的传播
发布时间：2021-09-29 16:06
本文假设磁化等离子体中存在各向同性的电阻和粘滞耗散机制,首先理论分析了非线性Alfvén波在二维非均匀密度场和非均匀速度场等离子体中的传播,并给出了Alfvén波及其激发的快慢磁声波的演化方程。我们将LCPFCT算法推广到多维情况,采用直接时间积分法求解磁流体力学方程组,数值研究了在不同边界条件下非线性Alfvén波在等离子体中的传播特性。我们首先研究了一维理想等离子体中的非线性Alfvén波。研究发现：边界驱动的弱非线性Alfvén波列激发出两种类型的纵向运动：声波扰动和有质动力扰动；并且它们在高/低β等离子体中有不同的运动规律。在周期边界条件下,弱非线性Alfvén波激发出振幅随时间周期性变化的纵向运动,其中振幅的调制频率与等离子体β相关。通过增大驱动波振幅,可以加强Alfvén波的非线性效应。在强非线性情况下,边界驱动的Alfvén波列在传播过程中逐渐变陡峭并形成激波；并因激波所在位置出现的强电流片而逐渐耗散。在周期边界条件下,我们发现Alfvén波在耗散过程中通过Loréntz力做功将能量转化成等离子体热能,从而加热等离子体。除增大驱动波振幅外,还可以通过共振的方法激发出强非线...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１等离／？体分类［３］??很多
１?１０＊?；ｎ＂?＂：。?．１０＂／?化＂??图１．１等离／？体分类［３］??很多。要使这类集体运动得＾；１显示，需要等离子体存在的时间尺度也应该比??长很多。因此，只是等离子体存在特征时间尺度的下限。同时，Ｄｅｂｙｅ半径??Ａｄ可＾＞１看成是等离子体中电中性条件成立的最小空间尺度，而等离子体振荡属??期可看成是电中性条件成立的最小时间尺度。??等离子体参量依赖于两类更基本的物理曼。一类是粒子特性的物埋常数：电??子、离子质豈ｍｅ、ｍ．ｉ；电子、离子电荷－ｅ、ｚ，ｅ；另一类是体系的宏观状态量：??电子、离子数密度ｎ．ｅ、ｎ，；电子、寓子温度７；、Ｔ：。固体、液体、气体王态仅仅??存在于低温高密度的参数区域，而等离子体存在的参数范围非常宽广：粒子数密??度可ａ从１炉ｍ－３到１０３３ｍ－３，跨越３０个数量级；温度可ＵＵＵＯ－ｉｆＶ娶ｊ?ｌ〇６Ｗ，??跨越７个数呈级。可ａ想象：当等离子体的密度温度不同时
图３．１二维数值模拟区域瑪喀示意亟。阴影部分方保护单荒格。??扔于边界疆动Ａｌｆｖ細波．Ｊ方向上取自由边界条件：ｇ?Ｌ＝〇二０，黨；Ｔ＝化二０Ｉ??如，Ｊ二柄Ｊ，如Ｖｘ＋Ｉ，ｊ?＝心山ｊ，?片６７／方向上左边界速度取??誓！?＝?０，?Ｖｙ?（ｘ，?０，?ｔ）?＝?０，?（ｘ，?０，ｔ）?＝?Ａ?ｓｉｎ?｛ｕｊｔ），?（３．６８＾?ｌｙ＝ｏ??中Ａ为振幅，ｗ为频率。左边界其它最１＾＾及右边界所有霞都取自由边界条件：Ａ，ｉ｛ｐＶｘ）ｉ，ｌ??０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Magnetohydrodynamics （MHD） numerical simulations on the interaction of the solar wind with the magnetosphere: A review[J]. WANG Chi,GUO XiaoCheng,PENG Zhong,TANG BinBin,SUN TianRan,LI WenYa,HU YouQiu. Science China（Earth Sciences）. 2013(07)
本文编号：3414013
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１等离／？体分类［３］??很多
１?１０＊?；ｎ＂?＂：。?．１０＂／?化＂??图１．１等离／？体分类［３］??很多。要使这类集体运动得＾；１显示，需要等离子体存在的时间尺度也应该比??长很多。因此，只是等离子体存在特征时间尺度的下限。同时，Ｄｅｂｙｅ半径??Ａｄ可＾＞１看成是等离子体中电中性条件成立的最小空间尺度，而等离子体振荡属??期可看成是电中性条件成立的最小时间尺度。??等离子体参量依赖于两类更基本的物理曼。一类是粒子特性的物埋常数：电??子、离子质豈ｍｅ、ｍ．ｉ；电子、离子电荷－ｅ、ｚ，ｅ；另一类是体系的宏观状态量：??电子、离子数密度ｎ．ｅ、ｎ，；电子、寓子温度７；、Ｔ：。固体、液体、气体王态仅仅??存在于低温高密度的参数区域，而等离子体存在的参数范围非常宽广：粒子数密??度可ａ从１炉ｍ－３到１０３３ｍ－３，跨越３０个数量级；温度可ＵＵＵＯ－ｉｆＶ娶ｊ?ｌ〇６Ｗ，??跨越７个数呈级。可ａ想象：当等离子体的密度温度不同时
图３．１二维数值模拟区域瑪喀示意亟。阴影部分方保护单荒格。??扔于边界疆动Ａｌｆｖ細波．Ｊ方向上取自由边界条件：ｇ?Ｌ＝〇二０，黨；Ｔ＝化二０Ｉ??如，Ｊ二柄Ｊ，如Ｖｘ＋Ｉ，ｊ?＝心山ｊ，?片６７／方向上左边界速度取??誓！?＝?０，?Ｖｙ?（ｘ，?０，?ｔ）?＝?０，?（ｘ，?０，ｔ）?＝?Ａ?ｓｉｎ?｛ｕｊｔ），?（３．６８＾?ｌｙ＝ｏ??中Ａ为振幅，ｗ为频率。左边界其它最１＾＾及右边界所有霞都取自由边界条件：Ａ，ｉ｛ｐＶｘ）ｉ，ｌ??０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Magnetohydrodynamics （MHD） numerical simulations on the interaction of the solar wind with the magnetosphere: A review[J]. WANG Chi,GUO XiaoCheng,PENG Zhong,TANG BinBin,SUN TianRan,LI WenYa,HU YouQiu. Science China（Earth Sciences）. 2013(07)
本文编号：3414013
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