2009 Fiscal Year Annual Research Report
開放系粒子シミュレーションによる磁気リコネクションのダイナミクスの研究
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19740346
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
大谷 寛明 National Institute for Fusion Science, シミュレーション科学研究部, 准教授 (90332189)
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| Keywords | 磁気リコネクション / 開放系 / 粒子シミュレーション / 粒子運動論効果 / プラズマ不安定性 / バーチャルリアリティ |
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| Research Abstract |
無衡突磁気リコネクションは高温フラズマで観測される急速なエネルギー開放現象の基礎的なブロセスである.しかし,エネルギー解放機構や粒子加速機構などの詳細には未解明な部分がある.本研究では,粒子運動論効果と様々なプラズマ不安定性による電流層の力学発展を調べるため,プラズマが外部と自由に出入りする開放系モデルを用いた3次元電磁粒子シミュレーションを実行する.このシミュレーションの中で,磁場拡散領域における微視的な物理を調べ,磁場拡散過程を担う電気抵抗の正体を明らかにする.これらの解明とともに,磁気リコネクションにおけるダイナミクスを調べ,エネルギー解放機構の理解を目指す.
磁気リコネクション現象を解析するために,物理モデルとして陽解法による開放系3次元電磁粒子シミュレーション手法を採用した.本年度は,3次元開放系境界条件の物理モデルの妥当性を検証し,またコードの更なる最適化を図った.その結果,コードの使用メモリ量の大幅な削減,計算効率の向上に成功し,シミュレーションの規模をより大きくすることが可能となった.また,これまで得られてきたシミュレーション結果を没入型3次元バーチャリアリティ(VR)装置を使って解析を行った.時間変化する電磁場中での粒子軌道をVR空間で追跡するためのソフトウェアを開発し,シミュレーション結果を解析した.その結果,電磁場を固定した場合に比べ,時間変化している場合には,リコネクションが発生している領域において下流方向への加速がより大きくなっていることが分かった.
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