三维磁重联动力学演化过程的数值模拟研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11705039
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2901.等离子体基本过程与特性
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Magnetic reconnection is an essential process in space, astrophysical, and laboratory plasmas, such as tearing modes in magnetically confined laboratory plasmas, coupling/interaction between solar wind/IMF (Interplanetary Magnetic Field) and magnetosphere plasmas, and flare, coronal heating, and coronal mass ejection in solar plasmas, fast energy transfer phenomena companied by particle acceleration and topological variation. Principally, magnetic reconnection must be a three dimensional (3D) process. However, studies for 3D reconnection have just been initiated in recent years, its physical picture is not very clear yet and its theory model is not fully explored either. This project proposes to investigate 3D magnetic reconnection penetratingly by 3D parallel particle-in-cell (PIC) code, for configuration characteristics and kinetic process of the magnetic reconnection, especially the motion characteristics of the ion and the electron in the diffusion region and the current system during reconnection. Furthermore, the 3D configuration of magnetopause magnetic reconnection will be also studied, and the results are applied to the SPERF (Space Plasma Environment Research Facility), a new terrella device as a part of State Major Infrastructure of Science and Technology, under construction at Harbin Institute of Technology for researching on magnetopause reconnection on the ground. The results will help us to deeply understand the 3D geometrical features and kinetic dynamics of magnetic reconnection, and to enrich the theoretical framework for the 3D model of the magnetic reconnection, and advance the researches on the reconnection in space and experimental plasma.
磁重联是空间、天体及实验室等离子体中普遍存在的物理现象,空间物理中行星际磁场与地球磁场的耦合、天体物理中耀斑和日冕加热、磁约束等离子体的各种撕裂模不稳定性等许多伴随拓扑位形变化及粒子加速的快速能量转化过程都与磁重联密切相关。磁重联本质上是三维的,然而三维磁重联的研究刚刚起步,物理图像尚不清晰、理论模型需要进一步探讨。本项目拟采用三维并行粒子模拟程序,对三维磁重联过程及其动力学演化特征进行深入研究,重点研究磁重联的三维结构特征、扩散区内粒子的运动特性及磁重联的电场和电流体系。并进一步对哈尔滨工业大学正在建设的国家重大科技基础设施“空间环境地面模拟”装置—空间等离子体环境模拟与研究系统将进行的磁重联实验开展模拟预研工作,希望通过本项目的研究加深对三维磁重联的结构特征和粒子动力学特性的理解,完善三维磁重联的相关理论,推动空间磁重联研究进程,为地面磁重联实验研究方案提供合理建议,降低科学研究风险。

结项摘要

磁重联是空间、天体及实验室等离子体中普遍存在的物理现象,空间物理中行星际磁场与地球磁场的耦合、天体物理中耀斑和日冕加热、磁约束等离子体的各种撕裂模不稳定性等许多伴随拓扑位形变化及粒子加速的快速能量转化过程都与磁重联密切相关。磁重联本质上是三维的,然而三维磁重联的研究刚刚起步,物理图像尚不清晰、理论模型需要进一步探讨。本项目采用三维模拟程序,对多种情况下的磁重联过程进行了研究,包括二维/三维非对称磁重联的结构和粒子的行为特征,离子尺度多电流片体系中的磁重联过程转变为哨声波调制的快速磁重联过程,多温度等离子体的磁重联率的变化规律和流场多尺度结构,总结SPERF装置磁重联过程的驱动依赖规律,分析了古月地共存体系中的磁重联过程。本项目的研究成果将加深对三维磁重联的结构特征的理解,为完善三维磁重联的相关理论提供支持,并为地面磁重联实验研究方案提供合理建议。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
An 18.3 MJ charging and discharging pulsed power supply system for the Space Plasma Environment Research Facility (SPERF). I. The overall design
用于空间等离子体环境研究设施 (SPERF) 的 18.3 MJ 充电和放电脉冲电源系统。
  • DOI:
    10.1063/5.0011711
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Mao Aohua;Xun Ma;Peng E;Jian Guan;Wenbin Ling;Liyi Li;Hongtao Li
  • 通讯作者:
    Hongtao Li

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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