FIVR-NLFFF：用于太阳日冕非力场磁场外推的全隐式粘性-松弛代码
太阳与恒星天体物理
2025-09-18 v1
摘要
从太阳光球层外推磁场至日冕在太阳物理学研究中发挥着重要作用。本文提出了一种基于粘性磁流体动力学松弛模型的全隐式粘性-松弛非力场场(FIVR-NLFFF)外推代码。该方法同时求解磁感应方程和简化的动量方程，后者假设在黄力和粘性力之间达到平衡。在此假设下，驱动磁场演化的速度场由黄力分布瞬时决定。通过粘性耗散，系统向由光球层处的向量磁图所规定的最小能量状态松弛。为增强数值稳定性，我们采用全隐式时间积分方案，并使用中心有限差分进行空间离散。最终得到的非线性代数方程组通过雅可比-免费Newton-Krylov方法求解，后者在可移植、可扩展科学计算工具包(PETSc)中实现。我们使用三个基准模型对代码进行验证：Low和Lou力场解、Titov-D\'emoulin磁力 rope模型以及包含电流表的强sheared arcade配置。定量比较表明结果与参考解具有良好的一致性。值得注意的是，代码能够处理断裂并重构日冕电流表，这使其成为研究可能直接触发日太阳喷发的磁场的有前景的工具。
引用
@article{arxiv.2509.13811,
title = {FIVR-NLFFF: A fully-implicit viscous-relaxation code for nonlinear force-free magnetic field extrapolation of the solar corona},
author = {Zhenhua Liu and Chaowei Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.13811},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 6 figures