Estudo de fluxos numéricos para modelos magneto-hidrodinâmicos utilizando o código Flash

A teoria magneto-hidrodinâmicos permite a estruturação de modelos computacionais, designados modelos MHDs, que são uma extensão da dinâmica dos fluidos para lidar com fluidos eletricamente carregados, tais como os plasmas, em que se precisa considerar os efeitos de forças eletromagnéticas. Tais modelos são especialmente úteis quando o movimento exato de uma partícula não é de interesse, sendo que as equações descrevem as evoluções de quantidades macroscópicas. Várias formas de modelos MHD têm sido amplamente utilizadas na Física Espacial para descrever muitos tipos diferentes de fenômenos de plasma, tais como reconexão magnética e interações de ventos estelares com diferentes objetos celestiais. Neste trabalho, o objetivo é analisar o comportamento de diversos fluxos numéricos em uma discretização de volumes finitos de um modelo numérico de MHD usando um esquema de malha entrelaçada sem separação direcional considerando alguns casos testes. Para as simulações, utiliza-se o código Flash, desenvolvido pela Universidade de Chicago, por ser um código de amplo interesse nas simulações astrofísicas e de fenômenos no espaço próximo à Terra. A metodologia consiste na inclusão de um fluxo numérico, permitindo melhoria com respeito ao esquema HLL.

The magnetohydrodynamic theory allows the structuring of computational models, designated as MHD models, which are an extension of fluid dynamics to deal with electrically charged fluids such as plasmas, where one needs to consider the effect of electromagnetic forces. Such models are specially useful when the exact motion of a particle is not of interest. In it, the equations describe the evolution of macroscopic quantities. Various forms of MHD models have been widely used in the Space Physics to describe many different types of plasma phenomena such as magnetic reconnection and interaction of stellar winds with different celestial bodies. In this work, the goal is to analyze the behavior of several numerical flows in a finite volume discretization of a numerical MHD model using an unsplit staggered mesh scheme considering some test cases. For the simulations, we use the Flash code, developed by the University of Chicago, as a code of broad interest in astrophysical simulations and phenomena in the space close to the Earth. The methodology consists in including a numerical flow, allowing improvements with respect to HLL scheme.