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COCONUT:高效时变磁流体力学模型

太阳与恒星天体物理 2025-02-19 v2 空间物理

摘要

与受时间不变磁图约束、在 CR 周期内保持恒定状态的准稳态日冕模型相比,以时变磁图驱动的时演化日冕模型更为真实,能够维持更多有用信息,以准确描述日冕风演化并预测 CME 的传播。本文演示了使用隐式方法并采用较大时间步长后,能够高效且准确地进行时演化日冕模拟。我们还评估了在 CR 周期内进行太阳最小期间,时演化与准稳态模拟捕获的日冕结构之间的差异。我们使用一系列每小时更新的 photospheric 磁图,驱动从太阳表面到 25  Rs25\; R_s 的日冕结构演化,沿着一个惯性坐标系进行。我们比较时演化和准稳态模拟,以展示这两种日冕建模类型之间的差异即使在太阳最小期也可以明显。我们还评估了时间步长对模拟结果的影响。使用约 10 分钟的时间步长可以在太阳最小期间实现时演化日冕模拟的效率与必要数值稳定性和准确性之间的平衡,在 9 小时内(使用 1080 个 CPU 核心处理 1.5M 网格单元)即可模拟一个完整的 CR 周期。模拟结果表明,使用隐式方法可以高效且准确地进行时演化 MHD 日冕模拟,这为准稳态模拟提供了更真实的替代方案。完全隐式的时演化日冕模型因此有望在实际空间天气预报中准确模拟时演化日冕。

关键词

引用

@article{arxiv.2409.02043,
  title  = {Efficient magnetohydrodynamic modelling of the time-evolving corona by COCONUT},
  author = {Haopeng Wang and Stefaan Poedts and Andrea Lani and Michaela Brchnelová and Tinatin Baratashvili and Luis Linan and Fan Zhang and Dawei Hou and Yuhao Zhou},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2409.02043},
  year   = {2025}
}

备注

accept, 14 pages, 7 figures, 4 movies