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双流体慢模激波中的碰撞电离、复合与电离势:解析与数值结果

太阳与恒星天体物理 2021-01-20 v1 高能天体物理现象 等离子体物理

摘要

激波是低层太阳大气的普遍特征,其由电离与中性物种共同组成。引入部分电离导致激波存在有限宽度,其中电离与中性物种解耦并重新耦合。因此,激波内存在漂移速度,除跨越激波的绝热温度变化外,还导致两物种间的摩擦加热。激波内的局部温度增强改变了复合与电离速率,从而改变等离子体组成。我们研究碰撞电离与复合在慢模部分电离激波中的作用。特别地,我们纳入电离势能损失并分析具有非守恒能量方程所带来的后果。采用半解析方法确定包含电离、复合、电离势及任意加热的双流体模型可能的平衡激波跳跃。使用 (P\underline{I}P) 代码进行双流体数值模拟。结果与 MHD 模型及半解析解进行比较。考虑电离、复合与电离势显著改变了激波在亚结构与后激波区的行为。尤其对于给定温度,由于辐射损失需由加热函数平衡,平衡仅在特定密度下存在。电离势的一个后果是压缩激波将导致后激波区温度降低,而非 MHD 中所见的增加。数值模拟与推导的解析模型在激波速度上吻合良好。

关键词

引用

@article{arxiv.2010.06303,
  title  = {Collisional ionisation, recombination and ionisation potential in two-fluid slow-mode shocks: analytical and numerical results},
  author = {B. Snow and A. Hillier},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2010.06303},
  year   = {2021}
}

备注

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