[发明专利]一种彗尾数值仿真方法

摘要

本发明提供一种彗尾数值仿真方法，它包括以下几个步骤：步骤一：建立彗星尘埃尺寸分布模型；步骤二：建立彗星尘埃动力学模型；步骤三：彗星尘埃动力学方程转化；步骤四：动力学方程求解；通过以上步骤，能对彗尾中尘埃粒子的动力学进行精确数值仿真，确定彗尾的时间和空间分布，为人类了解彗尾的演化机制和彗星的动力学过程提供帮助，同时为彗星探测轨道设计提供重要参考。

主权项

1.一种彗尾数值仿真方法，其特征在于：它包括以下几个步骤：步骤一：建立彗星尘埃尺寸分布模型所述彗星尘埃尺寸分布模型用于确定彗星尘埃尺寸满足的分布类型，然后根据待仿真的彗星尘埃总数，确定不同尺寸的彗星尘埃的个数；其建立的过程如下：首先假设彗星尘埃尺寸满足的分布类型，一般假设为指数分布，即直径为a彗星尘埃的数目正比于a‑p，其中p为常数，在3到4之间；然后根据计算机的计算性能以及数值仿真的精度，确定待仿真的彗星尘埃总数为N，利用前面假设的分布模型，即能求得各个区间范围内的彗星尘埃个数；步骤二：建立彗星尘埃动力学模型所述建立彗星尘埃动力学模型是首先建立彗星尘埃逃离速度计算模型，该模型需通过地面观测数据进行参数拟合；然后建立彗星尘埃受力模型，分析彗星尘埃在空间中的受力状况；最后利用牛顿第二定律建立彗星尘埃动力学方程；步骤三：彗星尘埃动力学方程转化所述彗星尘埃动力学方程转化是指将步骤二中建立的二阶常微分动力学方程转化为一阶常微分方程组，为后续的数值求解奠定基础；其转化过程如下：在步骤二中建立的动力学方程是关于彗星尘埃日心距D的二阶常微分方程，通过引入参数能将二阶常微分方程转化为一阶常微分方程组，其中，表示对彗星尘埃日心距D进行求导，v的物理含义是彗星尘埃在空间中的速度；步骤四：动力学方程求解所述动力学方程求解是指利用Runge‑Kutta法对步骤三中建立的一阶常微分方程组进行数值求解，确定所有尘埃粒子在不同时刻的位置和速度；即首先利用Runge‑Kutta法建立统一的迭代格式，然后利用计算机编程进行求解，确定所有尘埃粒子在不同时刻的位置和速度；该Runge‑Kutta法为通用的常微分方程数值解法。