磁流体模拟

针对高能量密度激光等离子体实验结果,采用磁流体软件USIM模拟!
下图是演示多个喷流对撞的模拟。


2015-09-24 23_15_15

喷流对撞

天体等离子体粒子加速过程研究

  在超新星遗迹、太阳耀斑、喷流和许多天体物理现象中,都观测到了高能粒子/射线其加速本质仍是未解之谜。我们从磁重联和无碰撞冲击波加速两方面,针对具体天体等离子体加速现象开展研究。

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激光驱动磁场重联-模拟太阳耀斑

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  激光与靶相互作用后,会在激光焦斑附近诱发环形的、高达兆高斯量级的自生强磁场。依据这个准稳态的自生强磁场,加上实验室激光的可控性,可以巧妙的构造激光等离子体磁重联拓扑结构。上图是激光打靶设置图,两路激光分开合适的距离后,同时与平面靶相互作用会产生两个环形的自生磁场。这如同电流方向相同的两根平行通电导线产生的磁场,在它们的中间位置磁场发生抵消和重联。太阳耀斑是一种非常剧烈的太阳活动现象。目前耀斑理论模型的基本出发点之一正是磁重联。


喷流产生


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  喷流是天文观测中非常普遍和重要的现象之一,在活动星系核(AGN)、X射线双星系统、以及原初恒星体(YSOs)都观测到了尺度长达10^6 pc的喷流. 天体物理学家认为存在某种普遍的物理过程来决定喷流的连续结构形态。喷流的产生、准直、稳定性、以及传输过程都是为理解喷流现象而急需解决的物理问题. 解决这些问题的传统方法是通过观测数据和数值模拟比较来得到,尽管这种办法已经取得了很大的进展,但是喷流的高度非线性以及多维度本质无法让目前的计算机对其作全数值化处理. 高能量密度等离子体在天体物理和激光等离子体物理领域存在许多相似点,利用新型高能量密度物理实验装置(如强激光、Z-Pinch)在实验室中研究天体尺度的高能量密度等离子体将有望取得重大突破. 近年来高能量密度物理方向中流体相关现象引起了人们的广泛关注,例如激波和喷流现象. 通过标度变换关系可将大尺度的天体现象对应到小尺度的实验室等离子体中去,这种可控的实验室研究为我们理解天体喷流提供了最为有利和直接的帮助.

强磁场产生

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