基于通量分裂的太阳风三维模型研究

摘要

众所周知,太阳在持续不断地向地球空间传输能量,这些能量经行星际传播与地球磁层相互作用而引发一系列扰动变化,进而形成灾害性空间天气事件,这些事件将会给社会带来巨大的经济损失以及其它重大危害.因此,空间天气越来越受到人们的重视.背景太阳风是研究行星际扰动传播预测空间天气状况的基础,磁流体(MHD)模拟是背景太阳风研究的重要手段,目前基于MHD方程日冕/行星际天气数值预报的三维数值研究在灾害性空间天气预报研究方面已成为重要研究手段,并在近几年取得了很大的发展.由于所要模拟的区域是从太阳表面一直延伸到行星际空间的某个位置,而在这样的空间环境中,太阳风中的等离子体的物理性质差别却很大,例如,马赫数的变化尺度由近日冕的低马赫数发展到行星际的高马赫数,且在近日冕处的马赫数非常小.因此,在太阳风三维数值模拟的过程中,目标之一就是寻求能够解决处于任意马赫数环境下的磁流体方程的数值算法,而本文所提出的PISO算法就是为了解决此问题.对于磁场散度的处理上,采用的是由Dedner等提出的广义的拉格朗日乘子法(GLM).这些虽然能够求解处于任意马赫数环境下的磁流体方程,但是在计算效率方面还有待提高.