旋转轴对称太阳黑子的数值模拟

本文提出了一个在垂直磁通量束存在及绕轴旋转条件下的轴对称对流数值模型。该模型包含由非线性 MHD 方程描述的可压缩等离子体，其密度和温度梯度模拟了太阳对流层的上层。解在圆柱形数值域中展示了一个中心磁通量管，对流单元在管周围形成环状流。当数值域以恒定角速度旋转时，等离子体形成 Rankine 涡旋，其中磁场较强的区域（如磁通量管内）等离子体像刚体一样旋转，而周围对流单元中则经历剪切方位角流动，形成自由涡旋。结果是，方位角速度分量在磁通量管外缘附近达到最大值。磁通量管内的方位角流动和涡旋流动相对于旋转圆柱参考系是顺行的。在外壁处出现逆行流动。磁通量管外最显著的对流单元是方位角磁场分量最大值的位置。方位角流动和磁结构并非自发产生，若圆柱域无外加旋转，它们会指数衰减。