【摘 要】
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磁流体力学（MHD）数值模拟是对空间等离子体过程的理论和观测的有益补充,它使得人们对相关物理现象的理解更加深入。而MHD模拟中的关键问题之一是对磁场散度的控制,如果不能将磁场散度保持在较小范围内,就会造成非物理流动,无法得到正确的计算结果。 本文使用一种新型的数值格式时-空守恒元解元方法（CESE）分别求解了理想MHD与电阻MHD型方程组。与常见数值格式相比,CESE方法主要有以下优点:在计算通
【机 构】
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中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
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磁流体力学（MHD）数值模拟是对空间等离子体过程的理论和观测的有益补充,它使得人们对相关物理现象的理解更加深入。而MHD模拟中的关键问题之一是对磁场散度的控制,如果不能将磁场散度保持在较小范围内,就会造成非物理流动,无法得到正确的计算结果。 本文使用一种新型的数值格式时-空守恒元解元方法（CESE）分别求解了理想MHD与电阻MHD型方程组。与常见数值格式相比,CESE方法主要有以下优点:在计算通量时,将时间和空间统一起来,同等对待;在相同的网格数下,计算精度更高;推广到多维时,不需要传统的算子分裂或方向交替技术;不需采取特殊的特征分析方法,如黎曼分解等。 在理想MHD模拟中,本文通过vortex问题与2维黎曼问题两个算例,考察了8波法、EGLM方法与泊松校正法三种磁场散度处理方法。结果发现,泊松校正法在这三种处理磁场散度的方法当中的效果最好,EGLM方法有3种形式效果较好,而8波法的效果最差,使用8波法之后的磁场散度甚至大于不使用任何磁场散度处理方法的情况。本文对上述结果的内在机理进行了分析。 在电阻MHD模拟中,本文使用CESE方法及其两种改进方法--库朗数不敏感（CNIS）方法与高阶CESE方法模拟了两个单电流片重联问题,并比较了结果的磁场散度,结果表明CNIS方法在控制磁场散度方面表现得更好。 这些研究结论有望对太阳风数值模式的建立和空间物理中磁重联问题研究的算法设计起到一定的帮助。
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