2015 Fiscal Year Annual Research Report
Simulation studies of multi-hierarchy phenomena in plasmas
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23340182
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
堀内 利得 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (00229220)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田 光江 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所宇宙環境研究室, 主任研究員 (10202194)
三浦 英昭 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (40280599)
小川 智也 北里大学, 一般教育部, 講師 (70392719)
宇佐見 俊介 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (80413996)
大谷 寛明 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (90332189)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 多階層連結モデル / 磁気リコネクション / 構造形成 / エネルギー変換 / 異常電気抵抗 / 磁気圏サブストーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
AMRとPIC-MHDの連結コードを地球磁気圏尾部のリコネクション領域に適用した。地球磁気圏グローバルシミュレーションのデータをAMRの外部境界からの入力とし、内側のPIC領域と接続し、磁気リコネクションの発生を再現した。磁気リコネクション下流方向をより適切に階層連結するため、拡張MHDとPICをつないだ多階層モデルを開発し、ホイッスラー波伝播などの検証を行った。
一様Hall MHD乱流シミュレーションにより、Hall項の短波長成分が磁場の長波長成分におよぼす影響を明らかにした。この知見をもとに、格子解像度以下の短波長成分が格子解像度以上の長波長成分に及ぼす影響を渦粘性型のモデルで近似し、比較的少ない格子点数でシミュレーションを実行するLarge Eddy Simulationを実施し、エネルギースペクトルなど基本的な性質について良好な結果を得た。
開放系粒子境界条件の3次元領域分割に対応したコーディングが完成して、開放系電磁粒子コードPASMOに組み込んだ。電荷保存法を適用したPASMOでは電磁場の開放端境界条件に修正が必要であることが分かった。その場可視化ライブラリVISMOでは点群データを用いて擬似的な対話性を実現した。下流領域の階層構造を探求するためPASMOで得た粒子速度分布を詳しく解析した結果、実効的な加熱機構を見出した。
磁気圏サブストームにある多階層性をグローバルMHDの中で無矛盾に扱う研究において、波動―粒子相互作用に基づく異常抵抗モデルを再評価し、このモデルをサブストームのMHDシミュレーションに適用して、磁気圏のグローバルなふるまいへの影響を調べた。PASMOコードを磁気島が発生する場合と発生しない場合の磁気リコネクション現象に適応し、磁気島が発生する場合、磁気島による圧縮加熱により非常に効率的に粒子が加熱されることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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