Particle-in-Cell simulace termální fronty

Bc. Matúš Labaj

Bachelor's thesis

Particle-in-cell simulation of the thermal front

Abstract:

Fenomén termálnej fronty vznikajúci v koronálnych slučkách je jedným z mnohých súčasných problémov slnečnej astrofyziky. Práca sa zameriava na simulácie termálnej fronty použitím Particle-In-Cell metódy aplikovanom na prechod medzi horúcou a chladnou plazmou. V práci je stručne objasnený fyzikálny podklad slnečnej fyziky, ktorý uvádza do problematiky koronálneho ohrevu, prechodovej oblasti a termálnej fronty. Ďalej je vysvetlený potrebný aparát fyziky plazmy a simulovaných javov, nutný pre pochopenie nastavenia a interpretácie simulácií. Nasleduje vysvetlenie princípu fungovania a konfigurácie fyzikálnych parametrov simulačnej metódy Particle-In-Cell použitím upraveného kódu TRISTAN. Posledná časť práce zohľadňuje doterajší výskum termálnej fronty, jej simulácie a predstavuje výsledky simulácií s odlišnými konfiguráciami rozhrania medzi horúcou a chladnou plazmou a rozdielneho nastavenia tlakovej rovnováhy.

Abstract:

The phenomenon of the thermal front that forms in the coronal loops is one of many modern problems of solar astrophysics. The aim of this work is the simulations of the thermal front using the Particle-In-Cell method applied on the hot-cold plasma transition. The work briefly illustrates the physical background of solar physics, which introduces into the problematics of coronal heating, transition region and thermal front. Moreover, the necessary fundamentals of plasma physics and simulated phenomena are explained to understand the configuration and interpretation of the simulations. This is followed by an explanation of the principles and physical properties configuration of the Particle-In-Cell simulation method. A modified TRISTAN code is used. The last part of the work addresses the present research of thermal front, its simulations, and discusses the simulation results for different configurations of the initial hot-cold plasma interface and the initial configuration of pressure equilibrium.

Keywords

Termální fronta, Simulace, Sluneční atmosféra, Particle-in-Cell, Astrofyzika plazmatu, Thermal front, Simulation, Solar Atmosphere, Plasma astrophysics

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 24. 6. 2020
• Supervisor: prof. RNDr. Marian Karlický, DrSc.
• Reader: doc. RNDr. Petr Jelínek, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Physics / Astrophysics