用MANCHA3D代码模拟太阳大气中的热传导
太阳与恒星天体物理
2022-07-20 v3 计算物理
摘要
热导率是太阳日冕中重要的传热机制之一。在强磁化等离子体的极限下，它通常由Spitzer表达式建模，其中热流与磁场对齐。本文描述了将热传导实现到MANCHA3D代码中，旨在将单流体MHD模拟从对流区上层扩展到太阳日冕。实现了两种不同的热传导建模方案：(1) 在标准方案中，向能量方程添加抛物型项；(2) 在求解双曲热流方程的方案中。第一种方案由于抛物型项的显式积分限制了时间步长，使得模拟计算代价高昂。第二种方案通过人为限制热传导速度至可计算管理的值，解决了时间步长的限制。两种方案的验证均通过一、二和三维空间中的标准测试完成。此外，我们以最一般的形式实现了Braginskii (1965)推导的热流模型，其中热流表达式依赖于等离子体的碰撞频率与回旋频率之比，因此也依赖于磁场强度。另外，我们的实现考虑了平行、垂直和横向的热传导，并分别给出离子和电子的贡献。该模型还在低磁场或零磁场区域中，在场对齐电导率与各向同性电导率之间平滑过渡。最后，我们给出了使用太阳大气真实值的热传导二维测试，证明了所实现的两种方案的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2205.08846,
title = {Modeling the thermal conduction in the solar atmosphere with the code MANCHA3D},
author = {Anamaría Navarro and E. Khomenko and M. Modestov and N. Vitas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.08846},
year = {2022}
}
备注
11 pages, 8 figures