磁気再結合領域周辺における物理素過程の3次元的描像に関する理論的研究

磁复合区基本物理过程三维描述的理论研究

• 批准号: 06J00163
• 负责人: 藤本 桂三
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Nagoya University (2008)National Institute of Information and Communications Technology (2006-2007)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J00163/
• 关键词: 高速磁気再結合; 3次元シミュレーション; 異常電気抵抗; 適合細分化格子; 電子異常加熱; 磁気再結合; 3次元電磁粒子コード; 適合格子細分化法(AMR法); キンクモード; 3次元シュミレーション; 粒子コード; 超並列計算

本研究は、従来の粒子法(Particle-In-Cell(PIC)法)に適合格子細分化法(Adaptive Mesh Refinement(AMR)法)を組み合わせた新しい3次元電磁粒子コードを開発し、従来よりも非常に大きな計算領域で3次元電磁粒子シミュレーションを実施することによつて、磁気再結合現象の3次元構造を明らかにすることを目的としている。本年度は、大規模な3次元シミュレーションを実施し、3次元的な電流層における磁気拡散過程を調べた。その結果、磁気再結合現象の発達とともに非磁気再結合面でキンクモードが励起され、それによって電子が異常加熱を受けることが明らかになった。これにともなって、電流層では異常電気抵抗が発生する。本研究のシミュレーション結果から、この異常電気抵抗が高速磁気再結合の実現に大きく寄与していることがわかった。これは、(加熱を伴わない)電子の慣性抵抗のみによって維持されている2次元磁気再結合とは大きく異なる結果である。興味深い点は、2次元と3次元とでは磁気拡散機構が大きく異なるにも関わらず、磁気再結合率そのものはほとんど変わらず、ともに高速磁気再結合が実現されるということである。このことから、電子磁気拡散領域における電子ダイナミクスはより大規模な構造によって調節されている可能性がおる。本研究は、3次元電流層における異常電気抵抗の重要性を初めて実証するものであり、磁気再結合現象に伴う大規模なエネルギー変換過程を理解する上で大きな意義があると考えられる。

In this study, 従 and 従 suggest that the に Particle-In-Cell(PIC) method is suitable for the Adaptive Mesh method Refinement method (AMR)) を group み close わ せ た new し い 3 dimensional electromagnetic particle コ ー ド を open 発 し, 従 よ り も very big に き な で computing three dimensional electromagnetic particle シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を be applied す る こ と に よ つ て, magnetic 気 recombination phenomena の three yuan structure を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. は this year, large-scale な 3 dimensional シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を be し, three yuan な current layer に お け る magnetic 気 company, the process を adjustable べ た. そ の results, magnetic 気 recombination phenomena の 発 da と と も に non magnetic 気 combining surface で キ ン ク モ ー ド が wound up さ れ, そ れ に よ っ て が abnormal heating を electron け る こ と が Ming ら か に な っ た. <s:1> れにと なって and で abnormal electrical resistance in the current layer が occur する. This study の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results か ら, こ の abnormal electric 気 が high-speed magnetic resistance 気 combining の be に now big き く send し て い る こ と が わ か っ た. こ れ は and heating (を わ な い) electronic の inertial resistance の み に よ っ て maintain さ れ て い る 2 dimensional magnetic 気 combining と は big き く different な る results で あ る. Fun deep い は, 2 yuan と 3 dimensional と で は magnetic 気 company, scattered institutions が large き く different な る に も masato わ ら ず, magnetic 気 recombination rate そ の も の は ほ と ん ど - わ ら ず, と も に high-speed magnetic 気 combining が be presently さ れ る と い う こ と で あ る. Magnetic 気 こ の こ と か ら, electronic company, scattered field に お け る electronic ダ イ ナ ミ ク ス は よ り large-scale な tectonic に よ っ て adjust さ れ て い る possibility が お る. は this study, three yuan current layer に お け る abnormal electric 気 resistance の importance early を め て card be す る も の で あ り and magnetic 気 recombination phenomenon に う large-scale な エ ネ ル ギ ー variations in process を understand す る で large き な meaning が あ る と exam え ら れ る.

项目成果

Time evolution of the electron diffusion region and the reconnection rate in fully kinetic and large system

• DOI: 10.1063/1.2220534
• 发表时间: 2006-07-01
• 期刊: PHYSICS OF PLASMAS
• 影响因子: 2.2
• 作者: Fujimoto, Keizo

Three-dimensional electromagnetic particle code with adaptive mesh refinement technique

具有自适应网格细化技术的三维电磁粒子代码

• 发表时间: 2007
• 作者: K.Ichihara;T.Saito;M.Teragaito;T.Saito;斎藤敏夫;斎藤 敏夫;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;藤本桂三;藤本桂三;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;藤本桂三;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto
• 通讯作者: Keizo Fujimoto

Role of whistler waves in magnetic reconnection

哨声波在磁重联中的作用

• 发表时间: 2008
• 作者: K.Ichihara;T.Saito;M.Teragaito;T.Saito;斎藤敏夫;斎藤 敏夫;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;藤本桂三;藤本桂三
• 通讯作者: 藤本桂三

Magnetic reconnection associated with kink modes : Three-dimensional full kinetic simulations

与扭结模式相关的磁重联：三维全动力学模拟

• 发表时间: 2008
• 作者: K.Ichihara;T.Saito;M.Teragaito;T.Saito;斎藤敏夫;斎藤 敏夫;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto;藤本桂三;藤本桂三;Keizo Fujimoto;Keizo Fujimoto
• 通讯作者: Keizo Fujimoto

Electromagnetic particle-in-cell simulations on magnetic reconnection with adaptive mesh refinement

• DOI: 10.1016/j.cpc.2008.02.010
• 发表时间: 2008-06
• 期刊: Comput. Phys. Commun.
• 作者: K. Fujimoto;R. Sydora