高磁雷诺数湍流不稳定磁重联的数值模拟研究

项目名称： 高磁雷诺数湍流不稳定磁重联的数值模拟研究

项目编号： No.11203069

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 天文学、地球科学

项目作者： 倪蕾

作者单位： 中国科学院云南天文台

项目金额： 30万元

中文摘要： 本项目将在磁雷诺数很高，更接近太阳日冕环境下的磁流体力学范围内，使用数值模拟和理论分析相结合的方法来研究由外部的小扰动而导致的不稳定磁重联过程。主要进行三个方面的研究：（1）在有引导磁场的情况下，不同的初始等离子气压和磁压之比的大小对磁岛不稳定磁重联过程的临界磁雷诺数，电流片和二级磁岛演化过程，以及随时间变化的重联率大小的影响等;（2）随温度变化的磁雷诺数和热传导的作用对不稳定磁重联过程中温度的分布， 电流片和二级磁岛的演化过程， 重联率以及各种能量的转化过程的影响；（3）分别在有引导磁场和无引导磁场的情况下，找到湍流不稳定磁重联过程中重联率对外力扰动振幅的依赖关系并与理论推导的结果进行比较。我们希望通过对以上不稳定磁重联过程的研究来探索在高磁雷诺数的环境下，影响快磁重联的物理因素和机制,建立更完善的快磁重联模型。

中文关键词： 磁重联；磁流体力学；高磁雷诺数；磁岛不稳定性；

英文摘要： The unstable magnetic reconnection with high Lundquist number will be studied through numerical simulations and theoretical analysis. Basically, this project focuses on three problems. Firstly,the effects of the initial plasma βon plasmoid instabilities will be studied,the critical Lundquist number,the evolution process of the secondary current sheet and plasmoid will be discussed for different initial plasma β, the time dependent reconnection rate will also be compared with different plasma β, the guide field in the third direction will be included in the simulations. Secondary, the effects of the temperature dependent Lundquist number and heat conducting will be studied, how these two fators affect the distribution of the temperature in plasmoids, the evolution of secondary current sheets and plasmoids, the reconnection rate and the energy transformation process will be discussed. Thirdly, in the situation both with and without guide field, the relationship of the magnetic reconnection rate and the amplitude of the power injection will be found by simulating the turbulent reconnection process. The purpose of the above studies is to find the physical mechanics of the fast reconnection in high Lundquist number environment and develop a better fast reconnection model.

英文关键词： magnetic reconnection；magneto-hydrodynamic；high magnetic Reynolds number；plasmoid instability；