基于計算流體力學的太陽風研究與仿真.pdf

1、隨著空間信息技術、大氣物理學等學科的迅速發(fā)展,人類對宇宙的探索不斷深入,宇宙中的各種潛在的對人類危害也逐漸顯露。太陽風就是其中一種人類了解甚少而危害巨大的宇宙現(xiàn)象,它能干擾人類無線通信、引起地磁暴、破壞人類空間站等。我國嫦娥探月工程,帶回了宇宙空間中的大量太陽風數(shù)據(jù)與信息,這些信息將為我國研究太陽風與空間信息技術帶來巨大的助益。如何利用這些數(shù)據(jù)建立太陽風系統(tǒng)的數(shù)理模型并進行系統(tǒng)仿真,成為當前研究的重大課題并具有十分重要的科學意義和應用價

2、值。
　　 建立太陽風仿真系統(tǒng)的關鍵技術在于對太陽風數(shù)據(jù)的研究,總結(jié)太陽風的物理特性,結(jié)合磁流體力學、天體物理學等相關理論,建立真實可靠的太陽風運動模型,并使用計算機技術進行計算與仿真。目前,對太陽風數(shù)據(jù)的研究取得初步進展,但是建立太陽風的準確數(shù)理模型攻克許多難關,主要問題是太陽風本身的規(guī)模巨大、行程遙遠、影響因素眾多,準確數(shù)據(jù)仍難以取得。任何科學在研究之初都可以通過簡化相關數(shù)據(jù)來進行基礎研究,建立理想條件下的太陽風運動數(shù)理模型

3、并應用離散數(shù)學方法在計算機上求解,是當前太陽風研究的主要課題,其中各項關鍵技術與相關學科的研究也勢在必行。
　　 本文針對建立太陽風初步數(shù)理模型并在計算機上進行仿真,提出應用當前相對成熟的計算流體動力學相關理論,建立瞬態(tài)太陽風流體數(shù)理模型,通過工程上常用同位網(wǎng)格下的SIMPLE(Semi—Implicit Method for Pressure—LinkedEquations)算法進行Navier—Stokes方程與連續(xù)方程的求

4、解,并運用圖形學相關理論知識、以OGRE圖形引擎為平臺、運用GPU渲染技術進行計算機渲染與實現(xiàn)。該方法雖然不能建立完全正確的太陽風數(shù)理模型,也不能獲得真實的仿真結(jié)果,但是它提出了一種太陽風初步研究和簡化仿真的方法,為以后更進一步研究太陽風系統(tǒng)有重大的指導意義。論文主要研究工作和創(chuàng)新性工作如下:
　　 (1)研究了太陽風的流體性質(zhì)。
　　 (2)研究了計算流體力學的相關理論基礎以及SIMPLE系列算法。
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