A Semi-implicit Computational Code for Magnetohydrodynamic Simulation of Space and Laboratory Plasmas = 우주 및 실험실 플라즈마의 磁機流體力學的 모의실험을 위한 半陰解法 계산 코드

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 우주 및 실험실 플라즈마의 자기유체역학적 모의실험을 위한 계산 코드가 제시되었다. 이 코드는, 시스템을 규정하는 변수들의 시간적 변화가 자기유체파동의 전파 속도에 비해 아주 느린 시스템의 발달을 오랜 시간 동안 추적하기 위하여 고안되었다. 지나치게 많은 계산 자원의 소요를 피하기 위해 운동량 방정식만 半陰解法(semi-implicit method)으로 처리함으로써, 쿠란트(CFL) 조건에 의해 시간증분의 크기가 제한받지 않도록 했다. 이 코드의 활용예로서, 태양 홍염의 생성과 태양 폭발 현상에 수반하는 빠른 자기유체충격파의 발생에 관한 모의실험 결과가 제시되었다. 이 실험들은 이 코드가 광범위한 공간적, 시간적 척도를 포괄하는 플라즈마 시스템을 효율적으로 다룰 수 있음을 보여 준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A computational code for magnetohydrodynamic simulation of space and laboratory plasmas is presented. The code is devised to handle a long-term evolution of plasma systems, across which the wave transit time is quite short compared with the time-scale of system parameter change, without consuming too much computational resources. To overcome the time-step restriction by the Courant-Friedrich-Lewy condition, only the momentum equation is treated semi-implicitly. The use of the code is demonstrated by simulations of solar prominence formation and fast shock generation by solar eruption. These examples show that the code can effectively handle the plasma systems involving a wide variety of spatial and temporal scales.