Моделирование влияния концентрации электронов на МГД-турбулентность методом крупных вихрей

Аннотация

В представленной работе разработана трехмерная математическая модель влияния концентрации электронов на динамику E-слоя ионосферы в неизотермических условиях. Предложенный метод показывает высокую вычислительную эффективность и хорошее качество оценки. Для аппроксимации решения конвективного и диффузионного членов промежуточного поля скоростей используется метод конечных разностей в сочетании с пятидиагональной матрицей, который позволил достичь точности четвертого порядка в пространстве и третьего порядка во времени. Для решения давления решается уравнение Пуассона, которое обеспечивает выполнение уравнения неразрывности. Уравнение Пуассона преобразуется из физического пространства в спектральное пространство с помощью преобразования Фурье. Уравнение  для  температуры  и концентрации электронов решается   с использованием метода Адамса-Бэшфорта. Перед моделированием влияния магнитного поля на МГД турбулентность, для проверки адекватности численного алгоритма была выполнена тестовая задача Тейлора Грина для различных чисел Рейнольдса, где она хорошо согласуется с эталонным спектральным методом и аналитическими решениями. В результате моделирования были получены  температурные  контуры  и  изотермы  турбулентного  потока для различного числа Стюарта. Разработанный численный алгоритм может быть использован для моделирования затухания ионосферной турбулентности при различных числах Стюарта.