太阳活动区是太阳爆发性活动如太阳耀斑、暗条爆发、日冕物质抛射等现象发生的主要区域,这些爆发性活动是影响日地空间环境,造成灾害性空间天气的主要因素。磁浮现——即太阳内部发电机产生的磁场从对流区上浮、穿过光球层并最终进入日冕的过程——被认为是活动区形成的主要机制。磁浮现过程的观测和模拟是太阳活动区物理的前沿研究方向之一。磁浮现蕴含着丰富的流体和磁流体力学过程,但是至今我们仍然无法直接探测太阳内部磁场,所以目前对磁浮现的主要研究手段便是数值模拟。本文中,我们首先深入研究了磁浮现背景大气环境的物理性质和浮现过程中的物理机制,为建立磁浮现数值模型奠定基础。磁浮现过程涉及到的时空尺度巨大,尤其是在太阳光球层到过渡区厚度约太阳直径的千分之一的薄层中,密度、压强的变化跨越近10个数量级,核心参数如等离子体β、阿尔芬速度等也跨越多个量级,等离子体与磁场作用的性质发生极端的变化,这对求解的数值格式精度、网格分辨率、计算量等方面都提出巨大的挑战。我们采用我国自主开发的、具有自适应网格与高时间分辨率能力的时空守恒磁流体动力学数值格式,在现有理论的基础上建立了扭曲磁流管从对流区浮现到日冕过程的模拟框架。本文进行了2.5维磁浮现过程的数值模拟实验。模拟结果基本重现了磁流管的经典的“两步浮现”过程,即在第一个阶段中磁流管主要通过其自身的磁浮力来不断上升;但是到达了光球层附近,磁流管的上升停滞,磁通量不断堆积,直到发生Parker不稳定性,部分磁场才能进一步的上升到日冕中,并发生急剧的膨胀,松弛到近似无力的状态。同时,模拟结果显示出磁浮现过程中的磁场和密度等物理量的变化,与国际上现有案例中所展示的物理图像相吻合。给出了磁浮现过程中磁场“扩散”中等离子体受力的图像,反映出磁场的“扩散”与背景大气的压强梯度和洛伦兹力的演化有关。进一步,我们将磁浮现模式扩展到了三维,利用国家超算天河一号系统,进行了全三维实验,初步结果展示出三维磁流管在对流层上浮的过程,以及其中发生的更复杂的现象如磁场位型的变化和磁流管在此过程中引起的两处激波。本文的研究成果对理解太阳大气的物理性质、活动区的形成过程有重要意义。为今后模拟三维磁浮现过程提供了经验,也为后续的模拟研究,包括进行更为复杂的模拟和应用于研究太阳爆发性活动等工作奠定基础。