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穆勒，约阿希姆;西蒙·斯文;乌韦·莫茨赫曼;约瑟夫·舒勒;卡尔·海因茨（Karl-Heinz）Glassmeier;加文·普林格尔。

A.I.K.E.F.：空间等离子体模拟的自适应混合模型。 （英语） 兹比尔1221.85004

计算。物理学。Commun公司。 182，第4期，946-966（2011）.
摘要：磁化空间等离子体与彗星、小行星或行星等障碍物之间的相互作用是由多种物理过程决定的，这些物理过程在不同的长度和时间尺度上同时发生。单个离子的动力学通常对相互作用区域的形状起着关键作用：轻等离子体成分和重等离子体成分之间的强速度剪切、由于拾取而产生的非麦克斯韦粒子分布以及磁场拓扑中的不对称性对确定这种类型的相互作用至关重要。涵盖这些过程超出了任何磁流体力学（MHD）模型的范围。为了解释这些影响，我们开发了一种新的自适应混合代码a.I.K.E.F.（自适应离子动力学电子流体）。该代码在笛卡尔网格上操作，该网格可以适应空间和时间上的物理结构。据作者所知，目前在空间等离子体物理中还没有其他自适应混合模拟代码。自适应性是通过Hybrid-Block-AMR实现的，即细化单个oct而不是整个块，其中oct是块的八分之一。为了说明每个单元中粒子的合理数量，通过分裂和合并来细化粒子。这两个过程都能保持质量、动量和动能。代码用C++实现，并通过消息传递接口（MPI）为分布式系统高效地并行化。为了证明我们新开发的代码的有效性，我们将其应用于一系列基本测试场景。一方面，我们证明了MHD和哨声模式波的色散关系以及传播特性可以通过我们的模拟代码进行定量再现。在包含不同细化级别的区域中传播时，波的传播不会受到影响。另一方面，我们验证了在高分辨率均匀网格上获得的结果与使用粗糙基础网格但包含不同细化级别的自适应模拟的结果相同。可以观察到显著的加速：自适应模拟所需的CPU小时数比均匀网格模拟少71倍。最后，我们对水星与太阳风的相互作用进行了第一系列全球三维模拟，并实时研究了磁鞘漂移期间泰坦的等离子体相互作用。

引用于7文件

MSC公司：

85-08 天文学和天体物理学相关问题的计算方法
85A30型 天文学和天体物理学中的流体动力学和磁流体问题
35升15 二阶双曲方程的初值问题
76周05 磁流体力学和电流体力学

关键词：

自适应网格细化;颗粒in-cell代码;混合仿真代码;并行计算;空间等离子体物理;自适应离子动力学电子流体（A.I.K.E.F.）

软件：

浣熊
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\textit{J.Müller}等人，计算。物理学。Commun公司。182，第4号，946-966（2011；Zbl 1221.85004）
全文： DOI程序

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