Collaborative Research: Substorm Particle Injection into the Ring Current--MagnetoHydroDynamic (MHD) with Embedded Particle-In-Cell (PIC) Simulation Approach

合作研究:亚暴粒子注入环流——磁流体动力(MHD)与嵌入式粒子在细胞(PIC)模拟方法

基本信息

  • 批准号:
    2040330
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-12-01 至 2023-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Magnetic storms generate energetic particles and strong wave activity in the magnetosphere. Modeling this system is of critical importance both for its societal and scientific relevance. This work will use a combined fluid-particle modeling approach to understand the role of kinetic processes in the inner magnetosphere. A graduate student will be trained and a new more realistic model of the storm time inner magnetosphere magnetic field, including the ring current, will be made publicly available to the space weather community.The project will study the process of particle injection from the magnetotail by developing, validating, and using a self-consistent particle-in-cell (PIC) simulation embedded in a global magetohydrodynamic (MHD) simulation of the solar wind-magnetosphere-ionosphere system. By using the multi-scale particle-in-cell (MSPIC) approach featuring an implicit PIC system that encompasses a large fraction of the inner magnetosphere, they will investigate ring current injection and acceleration during magnetic storm related substorms. This will enable the study of wave-particle interactions missing from other large-scale ring current simulation models.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
磁暴在磁层中产生高能粒子和强烈的波动活动。对这一系统进行建模对于它的社会和科学意义都是至关重要的。这项工作将使用流体-粒子相结合的模拟方法来理解内部磁层中动力学过程的作用。一名研究生将接受培训,包括环电流在内的风暴时间内磁层磁场的新模型将向空间气象界公开。该项目将通过开发、验证和使用嵌入太阳风-磁层-电离层系统的全球磁流体动力学(MHD)模拟的自洽粒子在单元(PIC)模拟来研究从磁尾注入粒子的过程。通过使用多尺度粒子单元(MSPIC)方法,他们将研究与磁暴相关的亚暴期间的环电流注入和加速。这将使研究其他大型环流模拟模型中缺失的波-粒子相互作用成为可能。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Magnetohydrodynamic Turbulence in the Earth’s Magnetotail From Observations and Global MHD Simulations
  • DOI:
    10.3389/fspas.2021.620519
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. El‐Alaoui;R. Walker;J. Weygand;G. Lapenta;M. Goldstein
  • 通讯作者:
    M. El‐Alaoui;R. Walker;J. Weygand;G. Lapenta;M. Goldstein
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Giovanni Lapenta其他文献

Electron kinetics in capacitively coupled plasmas modulated by electron injection
电子注入调制电容耦合等离子体中的电子动力学
  • DOI:
    10.1063/1.5001892
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Ya Zhang;Yanli Peng;Maria Elena Innocenti;Wei Jiang;Hong-yu Wang;Giovanni Lapenta
  • 通讯作者:
    Giovanni Lapenta
Conservative semi-Lagrangian kinetic scheme coupled with implicit finite element field solver for multidimensional Vlasov Maxwell system
  • DOI:
    10.1016/j.cnsns.2021.105941
  • 发表时间:
    2021-11-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Hongtao Liu;Xiaofeng Cai;Giovanni Lapenta;Yong Cao
  • 通讯作者:
    Yong Cao
On the breakdown modes and parameter space of ohmic tokamak start-up
欧姆托卡马克启动击穿模式及参数空间
  • DOI:
    10.1017/s0022377818001046
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Yanli Peng;Wei Jiang;Maria Elena Innocenti;Ya Zhang;Xiwei Hu;Ge Zhuang;Giovanni Lapenta
  • 通讯作者:
    Giovanni Lapenta
Dipole moments on dust particles immersed in anisotropic plasmas.
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.75.4409
  • 发表时间:
    1995-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Giovanni Lapenta
  • 通讯作者:
    Giovanni Lapenta
Numerical characterization of breakdown process of dc-driven micro-discharge sustained by thermionic emission
  • DOI:
    https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac4fd4
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Yujie Zhong;Hao Wu;Xiandi Li;Jiamao Gao;Wei Jiang;Ya Zhang;Giovanni Lapenta
  • 通讯作者:
    Giovanni Lapenta

Giovanni Lapenta的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

Research on Quantum Field Theory without a Lagrangian Description
  • 批准号:
    24ZR1403900
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Cell Research
  • 批准号:
    31224802
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research
  • 批准号:
    31024804
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research (细胞研究)
  • 批准号:
    30824808
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Research on the Rapid Growth Mechanism of KDP Crystal
  • 批准号:
    10774081
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    45.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Collaborative Research: Flow Channel Control of Substorm Expansion Phase Spatial Coverage and Duration
合作研究:亚暴扩展阶段空间覆盖范围和持续时间的流道控制
  • 批准号:
    2055192
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 5.4万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Flow Channel Control of Substorm Expansion Phase Spatial Coverage and Duration
合作研究:亚暴扩展阶段空间覆盖范围和持续时间的流道控制
  • 批准号:
    2100975
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 5.4万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Substorm Particle Injection into the Ring Current--MagnetoHydroDynamic (MHD) with Embedded Particle-In-Cell (PIC) Simulation Approach
合作研究:亚暴粒子注入环流——磁流体动力(MHD)与嵌入式粒子在细胞(PIC)模拟方法
  • 批准号:
    2040319
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 5.4万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: GEM--Plasma Pressure and Magnetosphere-Ionosphere Mapping in the Substorm Growth Phase
合作研究:GEM--亚暴生长阶段的等离子压力和磁层-电离层测绘
  • 批准号:
    1131873
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 5.4万
  • 项目类别:
    Interagency Agreement
Collaborative Research: GEM: Plasma Sheet Instabilities prior to THEMIS Substorm Expansion Onsets
合作研究:GEM:THEMIS 亚风暴扩张爆发之前的等离子体片不稳定性
  • 批准号:
    0902907
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 5.4万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: GEM: Plasma Sheet Instabilities prior to THEMIS Substorm Expansion Onsets
合作研究:GEM:THEMIS 亚风暴扩张爆发之前的等离子体片不稳定性
  • 批准号:
    0902360
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 5.4万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Global Simulations of Substorm Trigger with GGCM: Synergistic Coupling of Magnetic Reconnection and Ballooning-Interchange Instabilities in the Magnetotail
合作研究:使用 GGCM 对亚暴触发进行全局模拟:磁尾磁重联和气球交换不稳定性的协同耦合
  • 批准号:
    0543202
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 5.4万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Global Simulations of Substorm Trigger with GGCM: Synergistic Coupling of Magnetic Reconnection and Ballooning-Interchange Instabilities in the Magnetotail
合作研究:使用 GGCM 对亚暴触发进行全局模拟:磁尾磁重联和气球交换不稳定性的协同耦合
  • 批准号:
    0542954
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 5.4万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Substorm and Storm Injection Studies Using a Coupled Global MHD - RCM Model
合作研究:使用耦合全球 MHD - RCM 模型进行亚暴和风暴注入研究
  • 批准号:
    0441046
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 5.4万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Substorm and Storm Injection Studies Using a Coupled Global MHD - RCM Model
合作研究:使用耦合全球 MHD - RCM 模型进行亚暴和风暴注入研究
  • 批准号:
    0084472
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 5.4万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了