基于牛顿黏性的直径流动太阳风稳态解的直接计算
太阳与恒星天体物理
2025-12-19 v1 流体动力学
等离子体物理
空间物理
摘要
稳态Navier-Stokes方程的解在声点处可能出现奇异。因此，无黏性太阳风模型需要对声点附近的解进行特殊处理，这一事实一直是高效太阳风建模的主要障碍。本文我们重新审视包含经典(牛顿)黏性应力的扩散太阳风控制方程，证明了该黏性项的包含消除了无黏性方程中出现的奇异现象。这一结果此前已被报道并用于从渐近极限的初始条件生成太阳风轮廓；然而，这些研究未包括对内层日冕的现实处理，通常否定了从太阳表面向日球面外推导解的可能性。本文将该方法扩展到包括外部加热和准辐射损失，表明可从靠近日球面表面的初始条件计算解，从而在单个解中覆盖从次表层到日球面外的全部尺度。我们的方法是将稳态Navier-Stokes方程转化为五个耦合的常微分方程(ODE)，使用常规方法求解，不需要对声点附近的控制方程进行特殊处理。我们展示的代表性解表明，该外推方法具有实用性和效率，显著优于常用分析或经验模型。该方法提供了一种直接方法，可基于靠近日球面表面的观察驱动初始条件生成准确的太阳风轮廓，计算成本远低于相当于放松型模型。
引用
@article{arxiv.2512.16028,
title = {Direct calculation of steady-state hydrodynamic solar wind solutions with newtonian viscosity},
author = {Roger B. Scott and Stephen J. Bradshaw and Mark G. Linton and Chris Lowder and Leonard Strachan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.16028},
year = {2025}
}