磁岛不稳定磁重联的数值研究

磁重联机制被广泛应用于空间各种与磁能释放有关的模型中。本项目将运用现有的三维磁流体力学程序，研究在二维和三维空间内磁岛不稳定磁重联。在研究过程中，我们首先建立合理的初始磁场位形，在程序中尝试使用不同的初始条件和边界条件，并且将磁雷诺数、等离子体气压和磁压之比等设置成更接近日冕环境的物理参数， 考虑热传导项在磁重联过程中的作用。希望通过磁岛不稳定重联的研究，探索快重联的机制，局部重联和大范围内重联的关系，应用于解释耀斑的触发和能量释放过程。

本项目自开展以来到现在一年的时间内进展比较顺利，取得了一些研究成果。本项目主要检验了不同的边界条件下，不同的磁雷诺数，等离子体β，不同的初始密度和温度分布下, 磁岛不稳定磁重联过程中的一些性质，并且研究了随温度变化的磁雷诺数和热传导项在日冕环境下对磁岛不稳定磁重联过程的影响。. 我们的研究结果表明在磁雷诺数S大于2000时，等离子体β对磁岛不稳定磁重联过程的影响依赖于初始等离子体密度的分布。当初始的等离子体质量密度分布不均匀而初始温度分布均匀时，二级磁岛出现的临界磁雷诺数依赖于等离子体β，当β=50时临界磁雷诺数的范围为2000～3000，而当β=0.2时临界磁雷诺数为8000～10000之间；对于相同的磁雷诺数，高等离子体β下得到的磁重联率比低等离子体β下的要大很多；磁能谱图对等离子体β的依赖性不大，当磁雷诺数足够大时，在二级磁岛逐渐出现的过程中，能谱指数随时间减小最终停留在2左右。当初始等离子体质量密度分布均匀，不同大小的等离子体β由温度分布不均匀引起的，此时磁岛不稳定磁重联过程不依赖于等离子体β的大小。. 关于随温度变化的磁雷诺数和热传导对磁岛不稳定磁重联过程的影响，我们的研究结果表明，随着二级磁岛的出现，磁岛O点温度升高，磁重联X点温度降低从而导致磁扩散系数的增加，直到磁扩散作用与热传导作用相互平衡为止。相对于没有热传导项，各向异性的热传导的存在使得磁重联率增加，更多的磁能转化为等离子体的热能和动能,为耀斑爆发和日冕物质抛射过程中的快磁重联过程提供了新的解释和说明。