Three-dimensional MHD Simulation of Solar Wind Using a New Boundary Treatment: Comparison with In Situ Data at Earth
Three-dimensional MHD Simulation of Solar Wind Using a New Boundary Treatment: Comparison with In Situ Data at Earth
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使用新边界处理的太阳风三维 MHD 模拟：与地球现场数据的比较
DOI：
10.3847/1538-4357/aad806
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发表时间：
2018-10
影响因子：
4.9
通讯作者：
Feng X.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shen F.;Yang Z.;Zhang J.;Wei W.;Feng X.
三维磁流体动力学（MHD）数值模拟是预测太阳风参数的重要工具。在这项研究中，我们改进了我们的日冕行星际总变差递减MHD模型，通过使用一个新的边界适用于所有阶段的太阳活动周。该模式使用全球振荡网络组的天气磁图作为输入数据。经验Wang-Sheeley-Arge关系用于分配下边界处的太阳风速度，而温度基于其与太阳风速度的经验关系相应地指定。磁场强度和太阳风密度在边界上获得的观测数据在刚刚过去的卡林顿旋转，允许这两个参数在短时间内的持久性。边界条件仅依赖于五个可调参数时，模拟太阳风的不同阶段的太阳周期。利用该模型对2007 - 2017年的背景太阳风进行了模拟，并将模拟结果与OMNI数据库中的观测数据进行了比较。目视检验表明，我们的模型在大多数情况下可以很好地捕捉太阳风参数的时间模式。统计分析表明，模拟得到的太阳风参数与观测值吻合较好。研究表明，改进的行星际总变差衰减模型可以用于预测地球附近的所有太阳风参数。
Three-dimensional magnetohydrodynamics (MHD) numerical simulation is an important tool in the prediction of solar wind parameters. In this study, we improve our corona interplanetary total variation diminishing MHD model by using a new boundary applicable to all phases of solar cycles. This model uses synoptic magnetogram maps from the Global Oscillation Network Group as the input data. The empirical Wang–Sheeley–Arge relation is used to assign solar wind speed at the lower boundary, while temperature is specified accordingly based on its empirical relation with the solar wind speed. Magnetic field intensity and solar wind density at the boundary are obtained from observational data in the immediate past Carrington rotations, permitting the persistence of these two parameters in a short time period. The boundary conditions depend on only five tunable parameters when simulating the solar wind for different phases of the solar cycle. We apply this model to simulate the background solar wind from 2007 to 2017 and compare the modeled results with the observational data in the OMNI database. Visual inspection shows that our model can capture the time patterns of solar wind parameters well at most times. Statistical analysis shows that the simulated solar wind parameters are all in good agreement with the observations. This study demonstrates that the improved interplanetary total variation diminishing model can be used for predicting all solar wind parameters near the Earth.
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H. Elliott;D. McComas;N. Schwadron;J. Gosling;R. Skoug;G. Gloeckler;T. Zurbuchen
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作者：
R. Lopez;J. Freeman
通讯作者：
R. Lopez;J. Freeman
DOI：
10.1088/0004-637x/691/1/640
发表时间：
2008-08
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
M. Rempel;M. Schüssler;M. Knoelker
通讯作者：
M. Rempel;M. Schüssler;M. Knoelker