导读:本文包含了无碰撞重联论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:磁重联,PIC模拟,有效电阻,理论模型
无碰撞重联论文文献综述
陈通[1]（2018）在《无碰撞磁重联中的有效电阻》一文中研究指出磁重联被认为是空间及实验室等离子体环境中,能快速有效地将磁能转换成等离子体动能及热能的能量转换机制之一。该机制能成功解释自然界中的许多爆发性现象,如太阳耀斑、地球磁层亚暴等。在许多空间和实验室等离子体中通常可以认为等离子体是无碰撞的,这样经典碰撞电阻模型无法提供磁重联所必须的快速耗散机制。二十多年前,通过全粒子PIC模拟研究发现磁重联过程的耗散机制是由电子压力张量的非对角项提供的。但是,电子压力张量的非对角项是不能用简单的物理模型来描述,这样导致它无法应用于磁流体模型中研究大尺度的磁场重联过程。本博士论文提出了简单的有效电阻模型,与全粒子PIC模拟进行比较并成功地解释各种环境中的观测现象。本论文首先详细介绍了我们自主开发的全粒子PIC模拟程序,文中详细介绍了我们所使用的程序框架及场方程、粒子推动等具体算法,并给出了与他人PIC模拟结果的基准比对。然后提出无碰撞磁重联中重联区附近有效电阻的理论模型并与PIC模拟结果进行了比较。在磁重联过程中,在重联区附近磁场的弯曲将会对带电粒子造成自散射效应,该效应非常类似于经典库仑碰撞效应并会极大地改变该区域的耗散性质导致快速重联发生。通过研究带电粒子在磁重联区附近运动特征,导出了无碰撞等离子体环境中有效电阻的表达式。该表达式可以通过少量的环境参数来自适应地得到各磁重联阶段环境下的有效电阻值。我们的理论结果与PIC模拟得到的数值结果符合得非常好,在趋势上及具体数值上都有很好的拟合度。我们进一步导出了导向场下磁重联环境中的有效电阻表达式。该理论与PIC数值计算得到的结果符合得非常好,且在导向场强度归为零时能自动回归到反向平行磁重联中的有效电阻表达式。作为验证和应用,我们首先将以上两个理论结果分别代入到Hall MHD程序中,发现改良后的程序结果与PIC的模拟结果变得更加一致,且重联点处的重联电场在数值上不再需要像以前一样依靠数值耗散来错误地得到,只依靠重联点本身有效电阻带来的耗散便能得到该处的重联电场。该理论模型使得利用MHD程序来研究无碰撞磁重联变得更加合理。另外,利用该理论预测得到的结果与实验及观测数据进行的比对分析也相应地列出文中,可以看到理论与实际数据拥有很好的一致性。(本文来源于《浙江大学》期刊2018-06-20）
卢叁[2]（2014）在《无碰撞磁场重联的数值模拟研究》一文中研究指出磁场重联是空间等离子体中一种重要的动力学过程和能量转换机制。在磁场重联过程中,伴随着磁力线拓扑位形的改变,储存在电流片中的磁自由能释放出来,转换成等离子体的动能和热能,从而起到加速和加热等离子体的作用。无碰撞磁场重联是近十几年发展起来的重联理论。其最早提出是来自于计算机数值模拟,随后大量的观测和实验结果证实了无碰撞磁场重联理论的可靠性。本文采用了二维粒子模拟和叁维全球混合模拟方法研究了无碰撞磁场重联的物理过程及其在实验室和地球磁层等离子体中的作用,得到了以下结果：1.无碰撞磁场重联中的电子动力学无碰撞磁场重联的触发一般认为是由电子扩散区中的电子动力学效应引起的。在电子扩散区中,重联电场主要是由电子压力梯度项贡献。我们采用二维粒子模拟的方法研究了重联电场的自发增长过程,发现在电子扩散区中重联电场(电子压力梯度项)呈指数增长。我们提出了一个理论模型来解释该自发增长的现象。在磁堆积区,重联电场主要是由电子运动项贡献；而在磁堆积区中的重联电场(电子运动项)也呈指数增长,并且其增长率是电子扩散区中的两倍。此外我们在磁场重联的二维粒子模拟研究中发现磁岛内垂直于重联面的磁场沿着x方向形成了规则的正负交替结构,这种结构是由于Weibel不稳定性所产生的；而Weibel不稳定性是由磁岛内的电子温度各向异性所激发。这种磁岛内的电子温度各向异性可能是由于被重联电场加速后的电子沿着磁力线运动所造成的。我们还研究了无碰撞磁场重联中的电子能量分配和转换过程。磁场重联所释放的磁能相当一部分被转换成了电子的整体动能和热能。在X线附近,电子的整体动能密度远高于电子热能密度。电子整体动能的演化主要是由电场力和电子压力梯度力做功所决定的。而在X线附近电子压力梯度力所做的功立即被转换成了电子焓流,流出该区域。在磁岛内,流入的电子焓流在此转换成电子热能。焓流从X线附近流入到磁岛内的过程是通过磁岛内等离子体的压缩所体现的。重联磁场通过释放磁张力起到了压缩磁岛的作用,于是磁岛内的热能密度比电子整体动能密度高很多。2.“神光二号”激光-等离子体磁场重联实验的粒子模拟最近在高能激光产生的等离子体中实现了磁场重联的实验。两束相互靠近的激光打在箔靶上产生了等离子体泡和自生磁场。两个等离子体泡包裹着自生磁场不断膨胀并且相互挤压,在它们之间会产生磁场重联现象。最近,上述重联实验也在我国的“神光二号”激光器上得以实现。我们采用“神光二号”的实验参数对该实验进行了二维粒子模拟研究,并对实验中产生的等离子体团和叁叉高速喷流分别提出了理论解释。在重联发生之前,两个等离子体泡之间存在着强烈的相互挤压,从而形成了一个薄电流片。该电流片对于撕裂模是不稳定的,触发了多X线磁场重联,并形成了等离子体团结构。等离子体泡之间的磁场重联出流区还形成了叁叉高速喷流。上下两束高速喷流是由于电子在X线附近被重联电场加速后沿着磁力线出流所形成的,中间一束高速喷流来自于等离子体泡之外的背景等离子体。它们被快速向外移动的磁场反弹,并在此过程中被磁堆积区的重联电场加速,形成了中间一束高速喷流。3.地球磁尾磁场重联和相关动力学过程的叁维全球混合模拟磁场重联在地球磁层中起到了重要的作用。我们利用最新开发出来的叁维全球混合模拟模型首次研究了南向行星际磁场下的地球磁尾磁场重联以及相关的动力学过程。结果发现日侧磁场重联导致了等离子体、能量和磁通量注入到地球磁层,并在磁尾堆积使得磁尾电流片变薄。磁尾电流片满足一定条件时,也会发生近地磁尾重联,形成多个具有叁维结构的磁通量管。Hall电场在薄电流片中造成的电场漂移使得离子整体向晨侧运动,导致了磁尾密度存在着晨昏不对称性：晨侧密度高,昏侧密度低。所以磁场重联以及相关的动力学过程(例如重联加速产生的高速流)更容易在昏侧发生。地向高速流导致了离子向内磁层的输运,输运进内磁层的离子由于在偶极磁场中曲率漂移和梯度漂移的作用形成了环电流。离子的速度分布和能谱也说明在磁尾不同的区域存在着多成分(束流)的离子。由于注入的磁通量和离子所造成的压力堆积导致了磁尾磁场的偶极化。地向高速流也在压力的堆积区刹车,并在此处形成了涡旋结构。在偶极化锋面附近还形成了压缩波结构。在偶极化锋面磁场骤增之前形成了一个窄的磁场下降的区域(主要集中在昏侧)。昏侧环电流等离子体中发现有剪切流不稳定性,而晨侧环电流区域则出现了气球模不稳定性。磁尾重联还产生了剪切Alfven波,并在偶极场区域演化成了动力学Alfven波。与此对应的是,电离层上方形成了多个场向电流的条状结构。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2014-04-10）
黄灿[3]（2013）在《无碰撞磁场重联磁岛中的面外电流系》一文中研究指出Session:空间天气科学前沿-空间等离子体物理Type of presentation:张贴报告Key word:次级磁岛在无碰撞磁场重联中有着重要影响。利用二维全粒子模拟,本文研究了有初始引导场的无碰撞重联磁岛内的面外电流系,发现次级磁岛和主磁岛内的面外电子电流方向刚好相反。研(本文来源于《第叁届全球华人空间/太空天气科学大会论文集》期刊2013-11-10）
黄灿[4]（2011）在《无碰撞磁场重联中的电子动力学》一文中研究指出磁场重联是一种等离子体中基本的物理过程。它与磁层、行星际、太阳大气以及实验室等离子体中的很多爆发现象相关。磁场重联提供了一种磁能快速转化成等离子体动能和热能的机制。磁场重联这个概念是Giovanelli在1946年提出来的，用来解释太阳耀斑里面的粒子加速。在过去的半个多世纪以来，研究者从观测和数值模拟角度对磁场重联做出了大量的研究成果。尽管如此，目前关于磁场重联依旧存在着很多争论的问题。本文利用了二维的全粒子模拟和卫星观测，对无碰撞磁场重联过程中的扩散区结构、电子电流片的演化、次级磁岛、电子加速以及磁岛结构进行了研究，得到了以下结果。1.无碰撞磁场重联中的扩散区结构通过二维PIC模拟，发现磁化电子由于磁镜效应沿着分离线流入X线附近被加速，然后沿着分离线内侧流出X线，这样形成了平面内分离线附近的Hall电流系。这样对称的面内电流系形成了面外的Hall四极磁场。这样，Hall磁场峰值位置在分离线内侧，而电子密度空穴层在分离线上，所以Hall磁场峰值所在的位置比电子密度空穴层更靠里。这种位置对应关系通过Cluster卫星的观测得到了进一步证实。2.无碰撞磁场重联中的电子扩散区和次级磁岛利用二维PIC模拟研究发现，在X线附近平行电场的作用下，电子在垂直于重联平面方向被加速形成了电子电流片。由于电子电流片受到的电场力和安培力不平衡，导致了电子电流片变得又长又薄，从而引发了撕裂模不稳定性形成了种子磁岛。最后小磁岛合并形成了一个明显的次级磁岛。次级磁岛的长宽比约为2:1；同时岛内的面外磁场明显增强。这些特征都与Cluster卫星的观测一致。3.无碰撞磁场重联中的电子加速通过二维PIC模拟得到的固定场位形中的测试电子运动的分析，发现在反平行重联中，初始位于分离线上的电子可以在X线附近的小区域内被有效加速，而初始位于分离线内侧的电子可以在磁力线堆积区被加速。在引导场重联中，初始位于负分离线上的电子可以在X线附近被平行电场有效加速。而且随着引导场的引入，X线附近的加速变得更有效。此外，对于以上的加速，初始动能越高的电子加速越显着。总之，电子加速可以分为叁个阶段：流入X线附近的预加速、在X线附近区域加速以及从X线流出加速。4.引导场磁场重联中的磁岛结构利用二维PIC模拟来研究有初始引导场的多重X线重联中的磁岛结构。我们在磁岛中发现了面外磁场增强，并且在磁岛的中央磁场强度有所下降。我们给出了这一结构的形成机制：在X线附近加速的电子形成了磁岛外缘的反平行电流，而磁岛内的电子由于平行电场的弱加速和电场漂移的共同作用形成了磁岛内的平行电流，这两组电流的共同作用下形成了火山口状的面外磁场分布。此外，还给出了一起与这种结构对应的火山口型的通量传输事件（C-FTE）的THEMIS卫星观测。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2011-12-01）
赵波,朱国全,郭俊[5]（2011）在《无碰撞磁场重联中c/vA对电子动力学的影响》一文中研究指出磁场重联在磁层亚爆,太阳耀斑等空间等离子体现象中具有着重要的作用,正是因为磁场重联才使得磁场能快速释放并转化为等离子体的动能和热能。然而由于空间等离子体大多是十分稀薄的,粒子之间几乎没有碰撞,用MHD和混合模拟方法研究磁场重联需要人为的给定反常电阻的值,并且无法了解电子的运动特征。随着计算能力的不断提高,全粒子模拟方法已经成为研究磁场重联的一个有效工具。人们普遍认为光速c/vA的选择对模拟系统几乎没有影响,vA是阿尔文速度。所以人们在模拟中采用了不同的光速值,比如c/vA=15,16.7,20,尽管在他们的模拟中都采用了相同的离子和电子的质量比(本文来源于《中国地球物理学会第二十七届年会论文集》期刊2011-10-17）
刘朝旭[6]（2011）在《无碰撞多重X线磁场重联的Hall MHD模拟研究》一文中研究指出磁场重联是磁能转化为等离子体动能和热能的有效机制,也是日地能量耦合系统中的基本过程。研究表明广义欧姆定律中的非电阻项对于磁场重联动力学具有重要影响。最近,卫星观测提供了多重X线无碰撞重联的证据。本文应用由多步隐格式发展形成的HallMHD格式,对无碰撞多重X线重联作数值研究。现分章介绍如下:第叁章研究多重X线HallMHD重联中的等离子体团型结构。在波形入流驱动下,多重X线重联在长电流片中发生,等离子体团在两个相邻的重联X线间形成。我们使用HallMHD格式研究存在和缺少初始引导场B_(y0)的情况下,等离子体团型结构的行为特征(B_(y0)用B_0归一化, B_0是模拟域顶底边界B_x分量的初值)。在算例1中,平面外磁场B_y分量的剖面图是双极信号或双极波形信号。这样的B_y信号是由Hall效应产生并与外部机制无关,它与地球磁尾闭合环型等离子体团的观测特征相符合。一个小的B_(y0)存在时(B_(y0) =0.1), B_y双极波形信号具有非对称性;而当B_(y0)达到或超过0.3时,B_y剖面图变成正信号。在B_(y0) =0.5的算例中,由Hall效应产生的增强B_y区在等离子体团内出现,随着重联进行, B_y剖面图中的隆起逐渐演变成一个B_y峰值信号,这个峰值信号的最大值B_(y|max)迅速增大并接近瓣区磁场强度。在等离子体团中心区域B_y分量这样的显着增强,可以是观测发现的磁通量绳中强核心场的表征。上述研究表明:(1)Hall效应和预先存在的越尾B_y分量是控制磁尾不同等离子体团型结构发生的重要因素。(2)在后一阶段, Hall效应和由等离子体入流携带的B_y通量之间的非线性相互作用,对于核心B_y场的增长作出了最重要贡献。第四章给出包含磁扩散区和运动等离子体团的无碰撞多重X线重联的HallMHD模拟。算例1(B_(y0) = 0)展示了围绕驻立X线的磁扩散区中, Hall电磁场的观测特征和磁分界线附近电子束流的反转。在算例1中,当尾向运动等离子体团通过给定点时,由Hall电流产生的双极B_y波形信号和Hall电场信号与Geotail卫星和Cluster卫星的观测基本相符。为了研究X线地向侧的重联位形,对具有小引导场的算例2(B_(y0) = 0.15)作模拟。在算例2中,地向运动等离子体团经过给定点期间,在电流片下方接近中性片的给定点,观测到与双极(-/+)B_z信号相对应的正B_y峰值信号;而在电流片上方的给定点负B_y值被记录。这样的正负B_y信号类似于Cluster3和其他Cluster卫星的观测,它们起因于算例2中与Hall效应相关的非对称多层B_y结构。Cluster3探测到的电场增强和变化,可能与X线地向运动产生的电场?V×B有关。第五章数值研究初始引导场B_(y0)对重联动力学的影响。一个均匀的平面外磁场B_(y0)分量附加到等离子体β=0.5, L_c =0.5d_i平衡Harris电流片上(其中, L_c是平衡态电流片的半宽度, d_i是离子惯性长)。应用2.5维HallMHD格式,研究在持续边界入流驱动下,引导场B_(y0)/B_0范围在0?4.0的磁场重联。引导场的存在导致重联特征的显着变化。当一个非零B_(y0)附加时,磁分界线的张角稍稍减小;原来反对称四极B_y结构和对称分布的等离子体压强P,分别变成非对称的四翼B_y结构和非对称的压强P分布。X线附近的电子与离子的解耦也发生在具有有限引导场B_(y0)的算例中,但是初始引导场B_(y0)对电子流的影响要比对离子流大。当B_(y0)/B_0从0增加到4.0时, X线处的重联率从0.151下降到0.06,即(?)A/(?)t降低了2.5倍。重联率的下降可能与随着B_(y0)的增加重联层减小的张角有关。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2011-05-01）
陆全明,王荣生,谢锦林,黄灿,卢叁[7]（2011）在《无碰撞磁重联中的电子动力学》一文中研究指出磁重联提供了一种快速地将磁场能量转化为等离子体动能和热能的物理机制,它和空间物理中的许多爆发现象密切相关.另外,空间环境中的等离子体基本上是没有碰撞的,人们更加关心的是无碰撞的磁重联过程.本文从以下几个方面论述了电子动力学行为在无碰撞磁重联中的作用.在离子惯性长度尺度范围内,离子和电子的运动是分离的,由此产生的Hall效应决定了此区域中的重联电场.另外,电子的运动决定了重联平面内电流体系,同时形成了沿分界线的电子密度降低区域,这种重联平面内的电流体系决定了垂直重联平面的第叁方向磁场分量的结构;在电子惯性长度尺度范围内,电子压强分布的各向异性决定了在此区域内的重联电场的大小;高能量电子的产生是磁重联的一个重要特征,重联电场在电子加速的过程中起着决定性的作用,但不同的磁场位形及其时空演化会影响电子加速的过程,并决定电子的最终能量;讨论了X点附近的次级磁岛不稳定性形成小磁岛的模拟结果和观测证据,及其对电子加速的可能影响;对电子动力学行为在实验室等离子体磁重联中的进展也做了介绍.最后,指出了一些尚未解决的问题.(本文来源于《科学通报》期刊2011年07期）
王荣生[8]（2010）在《无碰撞磁场重联扩散区结构和电子加速》一文中研究指出磁场重联是空间物理和实验室等离子体物理中重要的研究课题,也是研究热点和难点。卫星观测是研究磁场重联的重要手段之一。本文利用Cluster卫星磁尾观测数据,研究了磁场重联扩散区结构、电子密度空穴、高能电子加速、电子投掷角分布和亚暴等问题,得到了一些重要结果，具体如下：1.无碰撞磁场重联扩散区结构及次级磁岛利用Cluster卫星2003年10月4日的观测数据,分析了单个重联事例。观测发现，离子扩散区中心区域出现了次级磁岛。次级磁岛带有很强的核心磁场，磁岛长宽比约为2：1.即磁岛是扁平结构，在z方向被压缩(GSM坐标系)。磁岛内部,能量达200keV的高能电子通量出现峰值,电子平行温度大于垂直温度，对磁岛内部结构进一步分析发现,磁岛的“外部区”电子密度出现峰值.而磁岛“核心区”电子密度降低到很低水平。同时发现磁岛“外部区”.沿磁力线方向存在很强的电子束流，从而形成了由磁场数据计算得到的逆着磁力线的电流。此电流产生了核心区很强的核心磁场,挤压电子，使得电子堆积于磁岛的“外部区”，分析扩散区内电子谱线发现，扩散区内电子分布呈平顶分布,在磁岛的“外部区”,这种平顶分布依然存在,但是在“核心区”.平顶分布消失,出现了电子的指数分布。由于低能电子被加速,低能电子的相空间密度必然降低,而较高能量电子的相空间密度增加,使得在一定能量范围内，电子的相空间密度保持定值,及所谓的平顶分布。重联电场和扩散区及磁岛“外部区”观测到的低混杂波可能同时加速电子，形成了观测上的高能电子分布。2.无碰撞磁场重联扩散区内电子投掷角分布利用2001年9月10日的观测数据,发现Cluster卫星分成两组同时穿越了磁尾重联扩散区的南北部分。分析发现,X线区域附近分界线外侧区域,低能电子呈双向分布、而高能电子呈各向同性分布；分界线以内的区域,低能电子依旧出现双向分布.而高能电子出现逆着磁力线方向的电子束流。对于出流区域,分界线附近,低能电子沿磁力线进入X线区域、高能电子逆着磁力线流出X线区域,靠近电流片区域,低能电子出现双向分布、而较高能量的电子各向同性分布。利用粒子模拟,给出了这些分布的形成原因。X线区域,低能电子由于磁镜效应,将在X线区域多次弹跳,故低能电子出现双向分布。在X线区域被加速的电子，沿磁力线离开,形成高能尾,所以,出流区分离线附近,低能电子流入X线区域、高能电子流出。当卫星进入出流区电流片中心区域,低能电子出现双向分布而高能电子各向同性。由于磁镜效应,低能电子沿着磁力线多次来回弹跳,形成了这种双向分布。对于高能电子.电子的回旋半径和磁场曲率相当.电子随机运动、形成了各向同性的分布。3.无碰撞磁场重联扩散区内高能电子空间分布利用2001年9月10日的重联事例,分析了扩散区内部高能电子的空间分布。分析发现,高能电子堆积于重联堆积区,而在X线区域高能电子很少。等离子体温度也出现了类似的变化：X线附近温度降低,而在堆积区温度升高。此外,高能电子分布在X线地侧和尾侧不对称,在地侧的高能电子通量高于尾侧的通量。依据观测推断电子只在扩散区被加速,被加速电子堆积在重联堆积区。观测否定了二步加速机制,因为如果电子在堆积区被进一步加速,我们将会在堆积区之外观测到更多高能电子。X线地侧和尾侧高能电子分布的不对称性可能是由于地球偶极磁场所致。4.磁层亚暴单事例分析磁尾磁场重联和磁层亚暴关系密切,利用位于中磁尾的CLUSTER卫星,同步轨道附近LANL-01、LANL-97卫星,近磁尾POLAR和极区IMAGE卫星的观测,分析了单个亚暴事例。在此事件中,中磁尾磁场重联起始比近尾电流片中断早3分钟发生,电流片中断发生4分钟后,IMAGE卫星观测到极光增亮,同时AE指数突然增大,亚暴膨胀相起始。观测结果与亚暴中性线模型较为吻合。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2010-04-01）
黄灿,王荣生,陆全明,王水[9]（2009）在《无碰撞磁场重联中的电子密度空穴和B_y的四极型分布》一文中研究指出在无碰撞磁场重联中,在分离线的区域的磁压远大于X点附近的磁压,由此产生了沿着分离线流向X点的电子束流,这些电子在X点被加速后,又沿着靠近分离线内侧的磁力线流出重联区.一般认为这样的电流体系产生了垂直于重联面的霍尔磁场的四极型分布,而且分离线附近区域电子密度会降低.通过二维粒子模拟方法研究了无引导场时的无碰撞磁场重联,证实了这样的电流体系.并且发现四极型磁场的峰值区较分离线(即电子密度的极小区)更加靠近电流片内侧,同时Cluster卫星簇的观测资料也证实了这一现象.(本文来源于《科学通报》期刊2009年24期）
赵波,关立强,王翠,郭俊[10]（2009）在《无碰撞磁场重联中的电子密度降低》一文中研究指出采用二维全粒子模拟方法研究了无碰撞磁场重联.研究结果显示:沿着分离线出现了电子密度降低,而电子的高速入流正好位于电子密度降低所在的位置.在扩散区出现了平行于磁场的电场E∥,通过跟踪在某一时刻位于电子密度降低处的一个电子随后的运动轨迹和速度变化,证明这些电场将会加速和加热电子使其快速流向X线,从而产生电子密度降低.(本文来源于《延边大学学报(自然科学版)》期刊2009年02期）
无碰撞重联论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
磁场重联是空间等离子体中一种重要的动力学过程和能量转换机制。在磁场重联过程中,伴随着磁力线拓扑位形的改变,储存在电流片中的磁自由能释放出来,转换成等离子体的动能和热能,从而起到加速和加热等离子体的作用。无碰撞磁场重联是近十几年发展起来的重联理论。其最早提出是来自于计算机数值模拟,随后大量的观测和实验结果证实了无碰撞磁场重联理论的可靠性。本文采用了二维粒子模拟和叁维全球混合模拟方法研究了无碰撞磁场重联的物理过程及其在实验室和地球磁层等离子体中的作用,得到了以下结果：1.无碰撞磁场重联中的电子动力学无碰撞磁场重联的触发一般认为是由电子扩散区中的电子动力学效应引起的。在电子扩散区中,重联电场主要是由电子压力梯度项贡献。我们采用二维粒子模拟的方法研究了重联电场的自发增长过程,发现在电子扩散区中重联电场(电子压力梯度项)呈指数增长。我们提出了一个理论模型来解释该自发增长的现象。在磁堆积区,重联电场主要是由电子运动项贡献；而在磁堆积区中的重联电场(电子运动项)也呈指数增长,并且其增长率是电子扩散区中的两倍。此外我们在磁场重联的二维粒子模拟研究中发现磁岛内垂直于重联面的磁场沿着x方向形成了规则的正负交替结构,这种结构是由于Weibel不稳定性所产生的；而Weibel不稳定性是由磁岛内的电子温度各向异性所激发。这种磁岛内的电子温度各向异性可能是由于被重联电场加速后的电子沿着磁力线运动所造成的。我们还研究了无碰撞磁场重联中的电子能量分配和转换过程。磁场重联所释放的磁能相当一部分被转换成了电子的整体动能和热能。在X线附近,电子的整体动能密度远高于电子热能密度。电子整体动能的演化主要是由电场力和电子压力梯度力做功所决定的。而在X线附近电子压力梯度力所做的功立即被转换成了电子焓流,流出该区域。在磁岛内,流入的电子焓流在此转换成电子热能。焓流从X线附近流入到磁岛内的过程是通过磁岛内等离子体的压缩所体现的。重联磁场通过释放磁张力起到了压缩磁岛的作用,于是磁岛内的热能密度比电子整体动能密度高很多。2.“神光二号”激光-等离子体磁场重联实验的粒子模拟最近在高能激光产生的等离子体中实现了磁场重联的实验。两束相互靠近的激光打在箔靶上产生了等离子体泡和自生磁场。两个等离子体泡包裹着自生磁场不断膨胀并且相互挤压,在它们之间会产生磁场重联现象。最近,上述重联实验也在我国的“神光二号”激光器上得以实现。我们采用“神光二号”的实验参数对该实验进行了二维粒子模拟研究,并对实验中产生的等离子体团和叁叉高速喷流分别提出了理论解释。在重联发生之前,两个等离子体泡之间存在着强烈的相互挤压,从而形成了一个薄电流片。该电流片对于撕裂模是不稳定的,触发了多X线磁场重联,并形成了等离子体团结构。等离子体泡之间的磁场重联出流区还形成了叁叉高速喷流。上下两束高速喷流是由于电子在X线附近被重联电场加速后沿着磁力线出流所形成的,中间一束高速喷流来自于等离子体泡之外的背景等离子体。它们被快速向外移动的磁场反弹,并在此过程中被磁堆积区的重联电场加速,形成了中间一束高速喷流。3.地球磁尾磁场重联和相关动力学过程的叁维全球混合模拟磁场重联在地球磁层中起到了重要的作用。我们利用最新开发出来的叁维全球混合模拟模型首次研究了南向行星际磁场下的地球磁尾磁场重联以及相关的动力学过程。结果发现日侧磁场重联导致了等离子体、能量和磁通量注入到地球磁层,并在磁尾堆积使得磁尾电流片变薄。磁尾电流片满足一定条件时,也会发生近地磁尾重联,形成多个具有叁维结构的磁通量管。Hall电场在薄电流片中造成的电场漂移使得离子整体向晨侧运动,导致了磁尾密度存在着晨昏不对称性：晨侧密度高,昏侧密度低。所以磁场重联以及相关的动力学过程(例如重联加速产生的高速流)更容易在昏侧发生。地向高速流导致了离子向内磁层的输运,输运进内磁层的离子由于在偶极磁场中曲率漂移和梯度漂移的作用形成了环电流。离子的速度分布和能谱也说明在磁尾不同的区域存在着多成分(束流)的离子。由于注入的磁通量和离子所造成的压力堆积导致了磁尾磁场的偶极化。地向高速流也在压力的堆积区刹车,并在此处形成了涡旋结构。在偶极化锋面附近还形成了压缩波结构。在偶极化锋面磁场骤增之前形成了一个窄的磁场下降的区域(主要集中在昏侧)。昏侧环电流等离子体中发现有剪切流不稳定性,而晨侧环电流区域则出现了气球模不稳定性。磁尾重联还产生了剪切Alfven波,并在偶极场区域演化成了动力学Alfven波。与此对应的是,电离层上方形成了多个场向电流的条状结构。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
无碰撞重联论文参考文献
[1].陈通.无碰撞磁重联中的有效电阻[D].浙江大学.2018
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