グローバルMHDモデリングを用いた乱流的磁気圏描像の再現

使用全局 MHD 建模再现湍流磁层图

• 批准号: 19740302
• 负责人: 松本 洋介
• 金额: $ 1.85万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19740302/
• 关键词: 乱流磁気圏; CIP法; グローバルMHDシミュレーション; ケルビン・ヘルムホルツ不安定; 2次的不安定; 粒子加速; 乱流磁場; プラズマ輸送

本研究では、高レイノルズ数電磁流体の地球滋気圏グローバルMHDシミュレーションを行うことにより、乱流的磁気圏描像を再現することを目的としている。その結果期待される成果として、1.[磁気圏境界におけるケルビン・ヘルムホルツ(KH)不安定の乱流発展を再現し、低緯度境界の無衝突プラズマ混合層の形成についての理解」、2.「磁気圏尾部における磁気リコネクションジェットの乱流発展により、高温プラズマ領域での磁気乱流場の形成メカニズムと、乱流場中における粒子加速についての理解」をもたらすことを目指している。磁気リコネクションは低磁気レイノルズ数で再現されるのに対し、対流駆動型の不安定性の再現には高レイノルズ数の計算が求められるため、上記描像を再現するには高レイノルズ数計算に耐えうる数値コードの開発が新たに必要である。そこで、初年度では移流方程式を精度良くかつ安定に解く事で知られる、CIP法をMHD方程式系に適用したグローバルMHDモデルの開発を行った。CIP法をMHD方程式系に適用する手法としては、CIP-MOCCT法(Kudoh, et. al., 1998)が知られているが、我々は新たに独自のMHD-CIP法を開発した(Matsumoto and Seki, 2008)。それは、Elsasser変数(Elsasser, 1950)を用いた式でMHD方程式を記述することにより、移流のみならずアルフヴェン波の伝播についても高精度かつ安定に解く特性を持つ。本手法を用いて、グローバルMHDモデルの開発を行い、低解像度ながらも太陽風-磁気圏相互作用の再現に成功した。今後は解像度を上げ、低緯度境界におけるKH不安定の乱流発展による太陽風プラズマ輸送について議論を行う予定である。

This research focuses on the use of high-resolution electromagnetic fluids in the Earth's atmosphere.ションを行うことにより, turbulent magnetic circle drawing image をreproduction することをpurpose としている.そのRESULT EXPECTATION されるRESULTとして, 1. [Magnetic 気圏 realm におけるケルビン・ヘルムホルツ(KH) uneasiness The reappearance of fixed turbulence, the understanding of the formation of conflict-free mixed layers in low-latitude realms, 2. "Magnetism" Magnetic turbulence field at the end of the circle, magnetic turbulent flow field in the high-temperature turbulent fieldの Formation メカニズムと, turbulence field における particle acceleration についてのUnderstanding" をもたらすことを Eye finger している. Magnetic low magnetic fieldに対し、対流槆kinetic type's unstable reappearance には高レイノルズ数のCalculation and calculation, sketching and reappearance of the above descriptionズ number calculationにresistant えうる number 値コードの开発が新たに必である.そこで、First year ではTransfer equation をGood accuracy くかつStable solution く事でKnowledge られる、C The IP method and the MHD equation system are applicable to the MHD equation system. The CIP method, the MHD equation system, the applied technique, the CIP-MOCCT method (Kudoh, et. al., 1998) が知られているが、我々は新たに自のMHD-CIP法を开発した(Matsumoto and Seki, 2008).それは、Elsasser変num(Elsasser, 1950) Use the MHD equation to describe the することにより and transfer the flow のみならずアルフヴェン波の伝 Broadcasting についてもHigh precision かつStable solution くCharacteristics をhold つ. This technique has been successful in reproducing the solar wind-magnetic circle interaction using いて, グローバルMHD モデルの开発を行い, and low-resolution ながらもsolar wind-magnetic circle interaction. From now on, the resolution will be high and the low-latitude realm will be unsettled and turbulent.

项目成果

ケルビン・ヘルムホルツ不安定の3次元乱流発展に対するイオンの運動論的効果

离子对开尔文-亥姆霍兹不稳定性三维湍流演化的动力学影响

• 发表时间: 2007
• 作者: Jun Inoue;Takeshi Enomoto;Takemasa Miyoshi;and Shozo Yamane;H. Hidaka;松本洋介
• 通讯作者: 松本洋介

CIP法で宇宙プラズマを解くMOCCT法への挑戦

MOCCT 方法使用 CIP 方法解决空间等离子体的挑战

• 发表时间: 2007
• 作者: H. Hidaka;A. Kouchi;N. Watanabe;松本洋介
• 通讯作者: 松本洋介

Implementation of the CIP algorithm to magnetohydrodynamic simulations

CIP 算法在磁流体动力学模拟中的实现

• 发表时间: 2008
• 期刊: Computer Physics Communications (印刷中)
• 作者: Inoue;J.;T. Enomoto;T Miyoshi;and S. Yamane;H. Hidaka;Takemasa Miyoshi and Shozo Yamane;Yosuke Matsumoto
• 通讯作者: Yosuke Matsumoto

地球磁気圏における磁気回転不安定性

地球磁层的磁旋转不稳定性

• 发表时间: 2007
• 作者: Jun Inoue;Takeshi Enomoto;Takemasa Miyoshi;and Shozo Yamane;H. Hidaka;松本洋介;松本洋介
• 通讯作者: 松本洋介

CIP法のMHD方程式系への適用と応用

CIP方法在MHD方程组中的应用与应用

• 发表时间: 2007
• 作者: Jun Inoue;Takeshi Enomoto;Takemasa Miyoshi;and Shozo Yamane;H. Hidaka;松本洋介;松本洋介;渡部直樹;Yosuke Matsumoto;山根省三;松本洋介
• 通讯作者: 松本洋介