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Lax-Friderichs格式在磁流体模拟中的改进和应用

Improvement and Application of Lax-Friderichs Scheme in MHD Numerical Simulation

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【作者】 刘强李会超

【Author】 LIU Qiang;LI Huichao;Physics and Electronic Information College,Institute of Space Physics,Luoyang Normal University;State Key Laboratory of Space Weather,National Space Science Center,Chinese Academy of Sciences;University of Chinese Academy of Sciences;

【机构】 洛阳师范学院物理与电子信息学院空间物理研究所中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室中国科学院大学

【摘要】 磁流体数值模拟是空间物理研究的重要手段.采用具有TVD(Total Variation Diminishing)特性的LaxFriderichs差分格式求解了GLM-MHD(Generalized Lagrange Multiplier-Magnetohydrodynamics)方程.为降低格式的数值耗散,引入耗散修正系数对算法的通量计算过程进行改进.二维Rotor算例和磁云-电流片相互作用算例的模拟结果表明,GLM-MHD方法可以有效控制磁场散度误差,相对于泊松校正法可以节省一半以上的计算时间.在不破坏格式稳定性基础上,耗散修正系数有效降低了算法的数值耗散.

【Abstract】 Magnetohydrodynamics(MHD) numerical simulation is an important tool for space physics research.In this paper,Lax-Eriderchs scheme with TVD property is employed to solve GLMMHD equations.The diffusion turning coefficient is introduced for scheme optimization.Simulation result of 2D rotor test and magnetic cloud current sheet interaction test demonstrates GLM-MHD method’s divergence control capability.The simulation consumes less than half of the computational time comparing with simulation utilizing Poisson correction method.While numerical stability is not damaged,numerical diffusion is reduced by the diffusion tuning coefficient.

【基金】 国家自然科学基金项目(41274180,41231068);河南省高校科技创新团队项目(13IRTSTHN020)共同资助
  • 【文献出处】 空间科学学报 ,Chinese Journal of Space Science , 编辑部邮箱 ,2016年06期
  • 【分类号】P353
  • 【被引频次】1
  • 【下载频次】49
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