電磁流体力学的カタストロフの理論的研究

磁流体动力突变理论研究

• 批准号: 09780438
• 负责人: 草野 完也
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09780438/
• 关键词: プラズマ; 電磁流体力学; カタストロフ; 太陽フレア; 不安定性; 非線形

高温プラズマではしばしば、磁気エネルギーが熱および運動エネルギーに突発的に変換される現象が観測される。本研究ではこうした電磁流体力学的カタストロフ過程の物理を、最小エネルギー原理と数値シミュレーションに基づいて研究した。本研究においては、太陽コロナにおける典型的な磁場配位である磁気ループシステムを念頭に置き、太陽表面運動が磁気ヘリシティをシステム内部へ供給する場合の非線形ダイナミクスを計算した。その結果、磁気レイノルズ数の大小によって2つの異なるダイナミクスが発生することが明らかになった。磁気レイノルズ数が小さな場合、供給されたヘリシティは拡散によって失われる定常的な拡散平衡状態が実現する。しかし、磁気レイノルズ数の増加に伴い、拡散平衡状態の磁気ヘリシティも増加するため、磁気ヘリシティが臨界値を越えるとシステムは磁気アーケードモードに対して不安定となる。それゆえ、磁気レイノルズ数が大きな場合、蓄積された磁気ヘリシティは不安定性の結果としての磁気リコネクションを通してシステムの外に放出される。この過程は磁気ヘリシティの供給がある限り続き、ダイナミクスはある種のリミットサイクルを描く。その結果、磁気ループ内部の磁気ヘリシティ量の増加は磁気レイノルズ数の増加と共に飽和してしまう。すなわち、磁気レイノルズ数の大きな高温プラズマでは、間欠的なヘリシティ放出が能動的に生じるため、蓄積できる磁気ヘリシティの容量は有限の値に制限されることがわかった.

High temperature プ ラ ズ マ で は し ば し ば, magnetic 気 エ ネ ル ギ ー が hot お よ び movement エ ネ ル ギ ー に by 発 に variations in さ れ る phenomenon が 観 measuring さ れ る. This study で は こ う し た electric MHD カ タ ス ト ロ フ の physical を, minimal エ ネ ル ギ ー principle と the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に base づ い て research し た. This study に お い て は, sun コ ロ ナ に お け る typical な magnetic field coordination で あ る magnetic 気 ル ー プ シ ス テ ム を thought に buy き, the surface movement が magnetic 気 ヘ リ シ テ ィ を シ ス テ ム internal へ supply す る occasions の nonlinear ダ イ ナ ミ ク ス を computing し た. そ の results, magnetic 気 レ イ ノ ル ズ number の に size よ っ て 2 つ の different な る ダ イ ナ ミ ク ス が 発 raw す る こ と が Ming ら か に な っ た. Small number of magnetic 気 レ イ ノ ル ズ が さ な occasions, supply さ れ た ヘ リ シ テ ィ は company, scattered に よ っ て lost わ れ る な of stationary company, loose balance が be presently す る. し か し, magnetic 気 レ イ ノ ル ズ Numbers is の raised に with い, company, magnetic balance の 気 ヘ リ シ テ ィ も raised plus す る た め, magnetic 気 ヘ リ シ テ ィ the critical numerical を が え る と シ ス テ ム は magnetic 気 ア ー ケ ー ド モ ー ド に し seaborne て unrest と な る. そ れ ゆ え, magnetic 気 レ イ ノ ル が ズ number big き な occasions, accumulation さ れ た magnetic 気 ヘ リ シ テ ィ は labile の results と し て の magnetic 気 リ コ ネ ク シ ョ ン を tong し て シ ス テ ム の に released outside さ れ る. こ の process は magnetic 気 ヘ リ シ テ ィ の supply が あ る limit り 続 き, ダ イ ナ ミ ク ス は あ る kind の リ ミ ッ ト サ イ ク ル を く around it. そ の results, magnetic 気 ル ー プ internal の magnetic 気 ヘ リ シ テ ィ in の raised add は magnetic 気 レ イ ノ ル ズ Numbers is の raised と total saturated し に て し ま う. す な わ ち, magnetic 気 レ イ ノ ル の ズ number big き な high-temperature プ ラ ズ マ で は, between owe な ヘ リ シ テ ィ release が motile に raw じ る た め, accumulation で き る magnetic 気 ヘ リ シ テ ィ の は の limited capacity limitations numerical に さ れ る こ と が わ か っ た.

项目成果

草野完也: "プラズマ計算機シミュレーション入門6.MHDシミュレーションの基礎" プラズマ・核融合学会誌. 74. 1030-1039 (1998)

Kanya Kusano：“等离子体计算机模拟简介 6.MHD 模拟基础”日本等离子体与核聚变学会杂志 74. 1030-1039 (1998)。

草野完也: "太陽フレアの機構を探る-磁気再結合とエネルギー遷移-" 日本物理学会誌. 1998. 656-662 (1998)

Katsuya Kusano：“探索太阳耀斑的机制 - 磁复合和能量转换”日本物理学会杂志 1998 年。656-662 (1998)。

Alexei A.Pevtsov: "Magnetic Helicity in Space and Laboratory Plasmas" American Geophvsical Union, 298 (1999)

Alexei A.Pevtsov：“空间和实验室等离子体中的磁螺旋”美国地球物理学联盟，298 (1999)

K.Kusano: "Nonlinear Dynamics of Magnetic Buoyancy Instabilities in a Sheared Magnetic Field" Physics of Plasmas. 24. 2582-2589 (1998)

K.Kusano：“剪切磁场中磁浮力不稳定性的非线性动力学”等离子体物理学。

Tetsuya Watanabe: "Observational Plasma Astrophysics: Five Years of Yohkoh and Beyond" Kluwer Academic Publishers, 398 (1998)

Tetsuya Watanabe：“观测等离子体天体物理学：Yohkoh 及以后的五年”Kluwer 学术出版社，398 (1998)