In this talk, we present numerical simulations of driven hydrodynamic and magnetohydrodynamic (MHD) turbulence with weak/strong imposed magnetic fields. We mainly focus on turbulence driven compressively (∇ × f = 0). Our main goal is to examine how magnetic fields play a role in generating solenoidal modes in compressive turbulence. From our simulation analysis, we find that solenoidal energy densities in hydrodynamic and weak magnetic field cases are generated up to ~ 30% of total ones. On the other hand, in the case of strong magnetic fields, solenoidal energy densities are excited up to ~ 70%. To interpret the results, we further analyze vorticity (w = ∇ × u) equation and find that magnetic fields directly create solenoidal motions, and magnetic tension is most effective in this sense. In hydrodynamic simulations, however, we find that viscous dissipation provides vorticity seeds at the very early stage and they are amplified via stretching process. Lastly, in weak magnetic fields cases, we find that solenoidal motions are created by the effects of magnetic fields, viscosity, and stretching in conjunction.
The aim of this study is to demonstrate the subsurface origin of the complex observed evolution of the solar active region 10930 (AR10930) associated with merging and breakup of magnetic polarity regions at the solar surface. This is important for a comprehensive understanding of observed properties of the active region, because subsurface magnetic flux and subsurface dynamical processes are seamlessly connected to surface magnetic flux and surface dynamical processes, respectively. In other words, the solar surface does not behave as an impermeable boundary towards magnetic flux and dynamical processes. In this talk, we show a magnetohydrodynamic (MHD) model of merging and fragmentation in AR10930. We then discuss what physical processes could be involved in the characteristic evolution of an active region magnetic field that leads to the formation of a sunspot surrounded by satellite polarity regions.
Sunspot substructure is an important subject to explain their stability and energy transport. Previous studies suggested two substructure models, monolithic and spaghetti model, but no clear evidence has been found supporting a particular model. To obtain the clue of the sunspot substructure the IRIS Mg II 2796Å slit-jaw images (SJI) were examined. The Mg II images formed in the chromosphere show bright patches inside umbrae which are regarded as an observational signature of upward propagating slow magnetohydrodynamic (MHD) waves. The slow MHD waves are expected to be generated by convective motion below the photosphere. By tracking the motion of the bright patches it is possible to estimate the locations of oscillation centers that correspond to the occurrence position of the convections. I investigated the spatial distribution of the oscillation center in a merging sunspot and found it is randomly distributed. It implies that the occurrence rate of the convective motion inside the sunspot is not much different from that of between the two sunspots, and supports the spaghetti model as the sunspot substructure.
The vacuum interrupter (VI) is used for medium-voltage switching circuits due to its abilities and advantages as a compact and environmental friendly circuit breaker. In general, the application of a sufficiently strong axial magnetic field (AMF) permits the arc to be maintained in a diffused mode to a high-current vacuum arc. A full understanding of the vacuum arc physics is very important since it can aid to improve the performance of vacuum interrupter. In order to closely examine the vacuum arc phenomena, it is necessary to predict the magnetohydrodynamic (MHD) characteristics by the multidisciplinary numerical modeling, which is coupled with the electromagnetic and hydrodynamic fields, simultaneously. In this study, we have investigated the electromagnetic behaviors of high-current vacuum arcs for two different types of AMF contacts, which are coil-type and cup-type, using a commercial finite element analysis (FEA) package, ANSYS. The present results are compared with those of MAXWELL 3D, a reliable electromagnetic analysis software, for verification.
An, Jun-Mo;Magara, Tetsuya;Inoue, Satoshi;Hayashi, Keiji;Tanaka, Takashi
천문학회보
/
제40권1호
/
pp.65.2-65.2
/
2015
We developed a three-dimensional magnetohydrodynamic (MHD) code to reproduce the structure of a solar wind, the properties of a coronal mass ejection (CME) and the interaction between them. This MHD code is based on the finite volume method incorporating total variation diminishing (TVD) scheme with an unstructured grid system. In particular, this grid system can avoid the singularity at the north and south poles and relax tight CFL conditions around the poles, both of which would arise in a spherical coordinate system (Tanaka 1994). In this model, we first apply an MHD tomographic method (Hayashi et al. 2003) to interplanetary scintillation (IPS) observational data and derive a solar wind from the physical values obtained at 50 solar radii away from the Sun. By comparing the properties of this solar wind to observational data obtained near the Earth orbit, we confirmed that our model captures the velocity, temperature and density profiles of a solar wind near the Earth orbit. We then insert a spheromak-type CME (Kataoka et al. 2009) into the solar wind to reproduce an actual CME event. This has been done by introducing a time-dependent boundary condition to the inner boundary of our simulation domain. On the basis of a comparison between a simulated CME and observations near the Earth, we discuss the physics involved in an ICME interacting with a solar wind.
Stellar spiral arms and magnetic fields in disk galaxies are important in the formation of gaseous structures such as spurs/feathers and wiggles as well as in angular momentum transport between stars and gas. We present our recent results of global magnetohydrodynamic simulations to study nonlinear responses of self-gravitating and magnetized gas to an imposed stellar spiral potential. We vary the arm strength, the arm pattern speed, and magnetic field strength to explore various galactic situations. Magnetic fields not only reduce the peak density of galactic spiral shocks but also make angular momentum transport more efficient via magnetic pressure and tension forces. The extent and shapes of gaseous arms as well as the radial mass drift rate depend rather sensitively on the magnetic field strength. The wiggle instability apparent in unmagnetized models is suppressed with increasing magnetic field strength, while magnetic fields promote the development of magneto-Jeans instability of the arms and magnetic islands in between arms. We quantify the angular momentum transport by spiral shocks, focusing on the effects of magnetic fields. We also present physical interpretations of our numerical results and discuss astronomical implications of our findings.
IntraCluster Medium (ICM) located at the galaxy cluster is in the state of very hot, tenuous, magnetized, and highly ionized X-ray emitting plasmas. High temperature and low density make ICM very viscous and conductive. In addition to the high conductivity, fluctuating random plasma motions in ICM, occurring at all evolution stages, generate and amplify the magnetic fields in such viscous ionized gas. The amplified magnetic fields in reverse drive and constrain the plasma motions beyond the viscous scale through the magnetic tension. Moreover, without the influence of resistivity viscous damping effect gets balanced only with the magnetic tension in the extended viscous scale leading to peculiar ICM energy spectra. This overall collisionless magnetohydrodynamic (MHD) turbulence in ICM was simulated using a hyper diffusivity method. The results show the plasma motions and frozen magnetic fields have power law of $E_V^k{\sim}k^{-3}$, $E_M^k{\sim}k^{-1}$. To explain these abnormal power spectra we set up two simultaneous differential equations for the kinetic and magnetic energy using an Eddy Damped Quasi Normal Markovianized (EDQNM) approximation. The solutions and dimensions of leading terms in the coupled equations derive the power spectra and tell us how the spectra are formed. We also derived the same results with a more intuitive balance relation and stationary energy transport rate.
This paper reports a characteristic motion of a polarity inversion line (PIL) formed at the solar surface, which is newly found by performing a three-dimensional magnetohydrodynamic simulation of flux emergence in the Sun. A magnetic flux tube composed of twisted field lines is assumed to emerge below the surface, forming a bipolar region with a PIL at the surface. A key finding is the successive half-turn rotation of the PIL, leading to the formation of a quadrupolar-like region at the surface and a magnetic configuration in the corona; this configuration is reminiscent of, but essentially different from the so-called inverse-polarity configuration of a filament magnetic field. We discuss a physical mechanism for producing the half-turn rotation of a PIL, which gives new insights into the magnetic structure formed via flux emergence. This presents a reasonable explanation of the configuration of a filament magnetic field suggested by observations.
We performed high-resolution three-dimensional global magnetohydrodynamic (MHD) simulations to study the interaction between the Earth's magnetosphere and a prolonged steady southward interplanetary magnetic field (IMF) (Bz = -2nT) and slow solar wind. The simulation results show that dayside magnetic reconnection continuously occurs at the subsolar region where the magnetosheath magnetic field is antiparallel to the geomagnetic field. The plasmoid developed on closed plasma sheet field lines. We found that the vortex was generated at the magnetic equator such as (X, Y) = (7.6, 8.9) RE due to the viscous-like interaction, which was strengthened by dayside reconnection. The magnetic field and plasma properties clearly showed quasiperiodic variations with a period of 8-10 min across the vortex. Additionally, double twin parallel vorticity in the polar region was clearly seen. The peak value of the cross-polar cap potential fluctuated between 17 and 20 kV during the tail reconnection.
High resolution observations of cluster of galaxies by Chandra have revealed the existence of an X-ray emitting comet-like galaxy C153 in the core of cluster of galaxies A2125. The galaxy C153 moving fast in the cluster core has a distinct X-ray tail on one side, obviously due to ram pressure stripping, since the galaxy C153 crossed the central region of A2125. The X-ray emitting plasma in the tail is substantially cooler than the ambient plasma. We present results of two-dimensional magnetohydrodynamic simulations of the time evolution of a sub clump like C153 moving in magnetized intergalactic matter. Anisotropic heat conduction is included. We found that the magnetic fields are essential for the existence of the cool X-ray tail, because in non-magnetized plasma the cooler sub clump tail is heated up by isotropic heat conduction from the hot ambient plasma and does not form such a comet-like tail.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.