外加剪切流下非对称磁场重联的Hall MHD研究

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磁重联已经被广泛认为在空间和实验室等离子体中的某些爆发的不稳定性现象中起着关键作用,但是在非对称的磁场或密度、剪切流以及导向场等影响下的重联过程很少被深入理解。由于在空间观测上的实际困难以及在理论解析上的局限性,因此数值模拟成为理解重联最常用的方法。本文在霍尔磁流体力学模型下研究了外加剪切流下的非对称磁场重联过程,得到了以下结果:1、在外加剪切流下的非对称重联位型中,研究发现X点可以在X正方向上运动,同时在X点左侧磁通量堆积区形成负的重联电场Ey,在X点右侧磁通量堆积区形成正的重联电场Ey,双极结构的重联电场主要由(?)项贡献。我们进一步研究了重联过程中的能量转换现象,系统的分析了磁能、内能以及动能之间的相互转化。在平面内总能量基本守衡的情况下,磁通量堆积区的总能量出现能量转移现象,X点右侧磁通量堆积区的总能量损失转移到X点左侧磁通量堆积区。磁岛外的总能量转移主要来源于磁能的变化,而磁岛内的总能量转移主要来源于磁岛中内能的变化。2、在外加剪切流下磁场非对称重联位型中,在较高的等离子体比压下,也能形成激波。3、在亚Alfven剪切流下的对称位型中,当电流片的半宽度大于剪切流的半宽度时,在电流片中存在的剪切流很容易激发K-H不稳定,而由K-H不稳定引起的湍动使磁能增加。当di=0.2时,在较强的霍尔效应下,磁能由于磁岛合并进一步增大,形成第二个峰值。
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