СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ ДЛЯ ГИБРИДНОЙ ГЛОБАЛЬНОЙ ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ МАГНИТНОСФЕРЫтезисы доклада

Работа с тезисами доклада


[1] СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ ДЛЯ ГИБРИДНОЙ ГЛОБАЛЬНОЙ ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ МАГНИТНОСФЕРЫ / О. В. Мингалев, И. В. Мингалев, Х. В. Малова и др. // Двенадцатая ежегодная конференция Физика плазмы в солнечной системе, 06 – 10 февраля 2017 г., ИКИ РАН, Сборник тезисов. — ИКИ РАН, 2017. — С. 169–169. Существующие глобальные численные модели обтекания магнитосферы солнечным ветром относительно используемых систем уравнений можно разделить на 3 типа. К первому типу относятся глобальные магнитогидродинамические модели (далее сокращенно ГМГД-модели), в которых используются уравнения одножидкостной магнитной гидродинамики либо в идеальном приближении, либо с модельной конечной проводимостью. Ко второму типу относятся так называемые гибридные модели, в которых для кинетических ионов, попавших в магнитосферу из солнечного ветра, рассматриваются уравнения Власова, а для электронов используются равновесная система гидродинамических уравнений с изотропным давлением. При этом уравнения Максвелла рассматриваются в безызлучательном пределе. К третьему типу относится единственная кинетическая модель, основанная на методе частиц, в которой рассматривается модельная система уравнений Власова-Максвелла с модельными очень тяжелыми электронами (в 16 раз легче протона) и с модельной скоростью света, которая как минимум на порядок меньше реальной. Отметим, что используемые в ГМГД-моделях системы уравнений и численные методы их решения не позволяют правильно описывать ни динамику ионов, ни, тем более, динамику электронов. Поэтому эти модели не могут достаточно реалистично воспроизвести даже известную крупномасштабную картину обтекания магнитосферы солнечным ветром. Наилучшие результаты на текущий момент дают гибридные модели, которые верно описывают динамику ионов, но содержат ряд нефизических модельных слагаемых (например, модельная проводимость), и не описывают правильно динамику замагниченных электронов. Однако и для этих моделей уровень реалистичности воспроизведения известной крупномасштабной картины обтекания магнитосферы солнечным ветром оставляет желать лучшего. Кинетическая модель помимо перечисленных выше ее модельных упрощений имеет очень грубое пространственное и временное разрешение, а также очень малое число модельных частиц в ячейке сетки (30-50). Поэтому результаты ее применения также далеки от желательного уровня реалистичности. В этой работе предложен новый вариант гибридной глобальной численной модели обтекания магнитосферы солнечным ветром с использованием уравнения Власова для протонов и гидродинамических уравнений Чу-Гольдбергера-Лоу для замагниченных электронов, а также неявная итерационная схема численного решения этих уравнений. Предложенная модель по сравнению с существующими гибридными моделями должна лучше описывать динамику как ионов, так и замагниченных электронов, а также в разы лучшее пространственное и временное разрешение. При этом основной объем вычислений в новой модели будет выполняться на графических процессорах (GPU), в то время как существующие модели используют для вычислений процессоры кластерных суперкомпьютеров. В результате новая модель должна дать выигрыш в быстродействии на несколько порядков, что позволит более детально исследовать с ее помощью крупномасштабную структуру магнитосферы.

Публикация в формате сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл скрыть