Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Численное моделирование МГД эффектов при гиперзвуковом движении слабо проводящего цилиндрического тела в магнитном поле планеты Губанов, Евгений Владимирович

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Губанов, Евгений Владимирович. Численное моделирование МГД эффектов при гиперзвуковом движении слабо проводящего цилиндрического тела в магнитном поле планеты : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.14.- Москва, 2000.- 102 с.: ил. РГБ ОД, 61 01-1/406-8

Введение к работе

Актуальность работы. Как известно, магнитные поля и их взаимодействие с плазменными структурами играют существенную роль в астрофизических и космических процессах. Осознание этого факта стало в свое время одним из главных стимулов развития магнитной гидродинамики как самостоятельной науки. Последующее использование МГД моделей в астрофизических исследованиях обеспечило существенный прогресс в понимании таких явлений, как возникновение и эволюция солнечных пятен, вспышек и протуберанцев, магнитосферные и ионосферные процессы, генерация галактических и планетарных магнитных полей, эпизодические выбросы (струи) из аккреционных дисков в звездных образованиях и т.д (см., например, монографию (I ]).

В то же время МГД явления, происходящие при движении метеороида (тела космического происхождения - астероида, твердого ядра кометы или его фрагмента и т.п.) в атмосфере планеты, обладающей собственным магнитным полем, практически не рассматривались. Прямые аналогии между этими явлениями и хорошо изученными МГД процессами в космической физике или в технических приложениях затруднены в связи со специфическим набором характерных параметров (скорости тела, параметров и состава среды, величины и структуры внешнего магнитного поля, пространственных и временных масштабов), определяющих интенсивность и структуру возникающих МГД эффектов.

Между тем, исследование МГД аспектов взаимодействия метеороида с оболочками планеты не только интересно с фундаментальной точки зрения, но и может иметь принципиальное значение для понимания ряда аномальных магнитосферных явлений, наблюдавшихся, в частности, при столкновении кометы Шумейкер-Леви 9 с Юпитером [2]. Объяснение таких явлений предполагает наличие информации о характере возмущения магнитного поля планеты, которая по очевидным причинам может быть получена лишь при проведении вычислительного эксперимента с использованием МГД моделей.

Данная работа посвящена численному исследованию двумерных МГД явлений, возникающих при гиперзвуковом движении тела в магнитом поле. В качестве исходных использовались данные, имевшие место при столкновении кометы Шумейкер-Леви 9 с Юпитером, что обеспечивает соответствие характерных параметров в вычислительном эксперименте и реальном процессе. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования Мі Д эффекта и их последствий на начальном этапе движения метеороида в атмосфере планеты.

Целью работы является:

  1. Создание двумерных нестационарных МГД моделей гиперзвукового движения недеформируемого тела во внешнем магнитном поле, позволяющих проводить численное исследование возникающих МГД эффектов в широком диапазоне магнитных чисел Рейнольдса Rem и чисел магнитного давления Rh.

  2. Проведение численного исследования двумерных МГД эффектов, возникающих на начальном этапе гиперзвукового движения крупного слабе проводящего тела цилиндрической формы в атмосфере и магнитном пол« планеты с использованием исходных данных, близких к имевшим место при столкновении кометы Шумейкер-Леви 9 с Юпитером. Анализ влиянии ориентации планетного магнитного поля относительно образующей тела к напрппления его движения на возникающие МГД эффекты.

Научная новизна работы заключается в следующем:

  1. Проведен комплексный анализ двумерных МГД эффектов, возникающи) при гиперзвуковом движении крупного слабо проводящего цилиндрической: тела в однородном внешнем магнитном поле, при характерных параметра) начального этапа взаимодействия фрагмента кометы Шумейкер-Леви 9 < атмосферой Юпитера. Рассмотрено влияние ориентации магнитного полі планеты относительно образующей тела и направлення его движения № возникающие МГД эффекты.

  2. Показано, что при параллельной ориентации внешнего магнитного полі относительно оси тела усиление магнитного поля главным образо»! происходит в скин-слое перед ударной волной и примерно равно отношении скоростей на ударной волне. Максимальный коэффициент усиленш магнитного поля относительно поля планеты при используемых ИСХОДНЫ) данных достигает «10.

  3. Показано, что при перпендикулярной ориентации магнитного паді относительно оси тела и направления движения усиление поля происходит і ударно сжатом слое перед телом и в обширной области в следе за телом При Rh«1 максимальное усиление магнитного поля в ударно сжатом слеч пропорционально Rem,/2 и достигает при используемых исходных дайны; ~10>. При Rh^I МГД-взаимодействие приводит к подавлении присоединенных газодинамических вихрей позади тела, генераци) приосевой струи в дальнем следе за телом, возникновению пинч-эффекп перед телом и пересоединенню силовых линий магнитного поля на заднє! границе тела.

  1. Показано, что при параллельной ориентации магнитного поля относительно оси тела и в случае перпендикулярной ориентации поля относительно оси тела и направления движения МГД-взаимодействие при Rh^I приводит к отрыву потока на передней стенке тела и к образованию в ударно сжатом слое двух газодинамических вихрей.

  2. Показано, что при перпендикулярной ориентации магнитного поля относительно оси тела и параллельной ориентации относительно направления движения усиление магнитного поля происходит, главным образом, в скип-слое на периферии (в крыльях) отошедшей ударной волны и при используемых исходных данных не превышает 10.

Достоверность полученных результатов обеспечивается проведенным тестированием предлагаемых алгоритмов и программного обеспечения.

Практическая ценность. Разработан устойчивый алгоритм и реализованы численные коды для моделирования двумерных МГД явлений, возникающих при гиперзвуковом движении цилиндрического тела в магнитном поле.

Результаты проведенных численных исследований могут быть использованы как исходные данные для изучения аномальных магнитосферных явлений (увеличение интенсивности излучения радиационных поясов, сдвиг спектра дециметрового излучения в более коротковолновую область и т.п.), наблюдавшихся в ходе столкновения кометы Шумейкер-Леви 9 с Юпитером.

Аппобаиня работы. Основные результаты и положения диссертации докладывались на XXXIX Юбилейной научной конференции Московского физико-технического института. «Современные проблемы фундаментальной и прикладной физики и математики» (Долгопрудный, 29-30 нояб. 1996г.), на научных семинарах Г.АЛюбимова (Институт механики МГУ) и ИТЭС ОИВТ РАН.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, список которых приведен в'конце автореферата.

Структура и объем диссертации.