عنوان

شبیه سازی مگنتوهیدرودینامیکی بازاتصالی مغناطیسی واداشته خارجی

شماره

پ۲۹۶۲۴

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

شبیه سازی مگنتوهیدرودینامیکی بازاتصالی مغناطیسی واداشته خارجی

نام نخستين پديدآور

شکیبا غفاری مهر

نام ناشر، پخش کننده و غيره

فیزیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۲

نام خاص و کميت اثر

۹۹ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

فیزیک و فناوری پلاسما

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۲/۰۶/۱۹

متن يادداشت

بازاتصالی مغناطیسی یکی از اساسی ترین و مهم‌ترین فرایندهایی است که در پلاسماهای مغناطیده و با رسانندگی بالا رخ می دهد. این فرایند با تغییر ساختار خطوط میدان مغناطیسی، باعث آزاد شدن انرژی ذخیره شده مغناطیسی و تبدیل آن به انرژی های جنبشی و حرارتی می‌شود و نیز می‌تواند ذرات باردار را تا انرژی‌های جنبشی نسبیتی شتاب دهد. در طی این فرایند فیزیکی لایه جریان الکتریکی، که در محل قطع و بازاتصالی خطوط میدان مغناطیسی ایجاد می¬شود، دچار یک تغییر شکل غیر خطی می شود. این ناپایداری در ساختارهایی رخ می‌دهد که میدان مغناطیسی در یک ناحیه باریک دارای مقاومت الكتریكی تغییر جهت می‌دهد که این تغییر جهت همراه با ایجاد جریان الكتریكی قابل ملاحظه است. اصولا رشد این فرایند در ناحیه لایه جریان الكتریكی صورت می‌گیرد اما اخیرا نظریه‌هایی پیشنهاد شده است که بر اساس آن‌ها، وجود اختلال سرعت پلاسما یا میدان مغناطیسی در مرزهای پلاسما نیز می‌تواند به سمت مرکز (لایه جریان الكتریكی) حرکت کرده و ناپایداری بازاتصالی را بوجود آورد و رشد دهد .در این پایان‌نامه با استفاده از شبیه¬سازی عددی دو بعدی و حل معادلات مگنتوهیدرودینامیک در کد OpenMHD که یک کد شبیه سازی بازاتصالی مغناطیسی است، تاثیر پارامترهای مختلف اختلال سرعت مرزی پلاسما همچون اختلال به صورت تک پالس و موج، پهنای پالس در راستای انتشار و راستای عمود بر انتشار، اختلال به صورت پالس های متقارن، دامنه و طول موج بر دینامیک بازاتصالی و همچنین آهنگ بازاتصالی مغناطیسی واداشته خارجی را بررسی کردیم. نتایج حاصل نشان می‌دهند اختلال سرعت مرزی پلاسما با برهم زدن حالت تعادل اولیه پلاسما سبب رخ دادن پدیده بازاتصالی می‌شود. در حالت اعمال اختلال سرعت مرزی به شکل پالس، مشاهده شد مقدار آهنگ بازاتصالی با دامنه پالس اختلالی و پهنای آن در راستای عمود بر انتشار رابطه مستقیم دارد. همچنین آهنگ بازاتصالی پس از رسیدن به بیشینه مقدار، به اشباع رسید. با اعمال اختلال سرعت مرزی به شکل موج اختلالی، دو ناحیه X-point مشاهده شد و بین این دو نقطه بازاتصالی یک جزیره مغناطیسی یا O-point شکل گرفت. مشاهد شده افزایش طول موج سرعت اختلالی می‌تواند جزیره مغناطیسی شکل گرفته زا در راستا محور y جابجا کند. نتایج این مطالعه در شناخت بهتر نحوه آزاد سازی انرژی مغناطیسی تیوپ‌های مغناطیسی ناحیه تاج خورشیدی به دنبال اختلالات جداره‌های بیرونی آن‌ها دارای اهمیت می‌باشد. نتایج بدست آمده از این شبیه¬سازی¬ها که به طور مفصل در فصل سوم بحث شده است، دید بهتری نسبت به بازاتصالی مغناطیسی واداشته خارجی برای خواننده ایجاد می کند.

متن يادداشت

Magnetic reconnection is one of the most fundamental and significant processes that occurs in highly conductive magnetized plasmas. By altering the configuration of magnetic field lines, this process converts the stored magnetic energy into kinetic and thermal energies, and can also accelerate charged particles to relativistic kinetic energies. During this physical phenomenon, the electric current layer, which is created at the location of disconnection and reconnection of magnetic field lines, undergoes nonlinear deformation. This instability arises in regions where the magnetic field changes direction within a narrow area with electric resistance, which also changes direction with the formation of a significant electric current. Although this process typically occurs in the electric current layer, recent theories suggest that the presence of plasma velocity disturbances or magnetic fields in the plasma boundaries can also propagate towards the center (electric current layer) and trigger the reconnection instability and growth. In this thesis, the effect of different parameters of plasma boundary velocity disturbances on reconnection dynamics and the rate of externally induced magnetic reconnection are examined using two-dimensional numerical simulations and solving the magnetohydrodynamic equations in the OpenMHD code, which is a magnetic reconnection simulation code. Specifically, the impact of single-pulse and wave disturbances, pulse width in the direction of propagation and perpendicular to it, symmetrical pulse disturbances, amplitude, and wavelength are investigated. The results indicate that disturbing the initial equilibrium state of the plasma through plasma boundary velocity disturbance causes reconnection to occur. When boundary velocity disturbance is applied in the form of a pulse, it is observed that the reconnection rate is directly related to the amplitude of the disturbance pulse and its width in the direction perpendicular to the propagation. Additionally, the reconnection rate reaches saturation after reaching the maximum value. By applying boundary velocity disturbance in the form of a disturbance wave, two X-point regions are observed, and a magnetic island or O-point is formed between these two reconnection points. It is observed that increasing the wavelength of the disturbance velocity can move the formed magnetic island in the direction of the y-axis. The results of this study are important in better understanding how the magnetic energy of the magnetic tubes in the solar corona region is released following disturbances of their outer walls. The results obtained from these simulations, which are discussed in detail in the third chapter, provide the reader with a better understanding of externally forced magnetic reconnection.

عنوان گونه گون

Magnetohydrodynamic simulation of externally forced magnetic reconnection

عنصر شناسه اي

‏غفاری مهر،

ساير عناصر نام

شکیبا ‏

کد نقش

تهیه کننده

عنصر شناسه اي

‏‏حسین پور،

عنصر شناسه اي

شاه رسائی،

ساير عناصر نام

محبوب ‏

ساير عناصر نام

لعیا‏

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏تبریز