Estudio numérico de corrientes laminares magnetohidrodinámicas relativistas en un fluido polarizado magnéticamente

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dc.contributor.advisorLora Clavijo, Fabio Duván
dc.contributor.advisorPimentel Díaz, Óscar Mauricio
dc.contributor.authorAmado Dugarte, José Miguel
dc.contributor.evaluatorGonzález Villegas, Guillermo Alfonso
dc.contributor.evaluatorCruz Osorio, Alejandro
dc.date.accessioned2022-06-08T11:14:31Z
dc.date.available2022-06-08T11:14:31Z
dc.date.created2021
dc.date.issued2021
dc.description.abstractLa reconexión magnética es un mecanismo natural de conversión de energía que toma lugar en fluidos conductores tales como plasmas. Este proceso transforma la energía magnética del sistema en energía cinética o en energía térmica. Por lo tanto, este mecanismo ha sido propuesto para explicar las elevadas temperaturas y grandes cantidades de energía emitidas en varios sistemas de interés astrofísico. Diferentes modelos teóricos apuntan a que las corrientes laminares pueden desencadenar el fenómeno de reconexión, lo cual hace que su estudio sea de vital importancia para la astrofísica de altas energías. Adicionalmente, simulaciones numéricas han mostrado que la pola- rización magnética del plasma puede ser relevante en sistemas con presencia de campos magnéticos intensos. Debido a lo anterior, en el presente trabajo se empleó el formalismo de la Magnetohidrodinámica Resistiva en Relatividad General (GRRMHD) para obtener una primera aproximación a los efectos introducidos por la polarización magnética en el proceso de Reconexión. Para llevar a cabo este propósito, esta tesis muestra por primera vez el sistema de ecua- ciones correspondiente a la GRRMHD con polarización electromagnética, el cual fue escrito en forma conservativa empleando la formulación de Valencia. Este sistema de ecuaciones fue implementado en el código CAFE conside- rando un espaciotiempo de Minkowski y polarización eléctrica nula. Esto convierte a CAFE en el primer código que resuelve las ecuaciones de la RRMHD con polarización magnética para materiales lineales e isótropos. Finalmente, se presentan las simulaciones de Reconexión Magnética considerando como dato inicial una corriente laminar de Harris. Se muestra que la energía magnética disipada será mayor para el caso diamagnético y menor en el paramagnético respecto al fluido no polarizado. Sin embargo, las energías cinética e interna específica presentan valores mayores en el caso diamagnético y valores menores en el caso paramagnético comparado con fluido no polarizado.
dc.description.abstractenglishMagnetic reconnection is a natural mechanism of energy conversion that takes place in conductive fluids such as plasma. This process transforms the magnetic energy of the system either into kinetic energy or into thermal energy. Therefore, this mechanism has been proposed as an explanation of the high temperatures and great amounts of energy emitted in several systems of astrophysics interest. Different theoretical models indicate that Current Sheets may trigger the Reconnection phenomenon, making its study of vital importance in high energy astrophysics. In addi- tion to this, numerical simulations have shown that magnetic polarization of plasma may be relevant in systems with intense magnetic fields. Due to the above, the formalism of General Relativistic Resistive Magnetohydrodynamics (GRRMHD) was employed in order to obtain a first approximation to the effects introduced by magnetic polarization in the Reconection process. In order to accomplish this purpose, this thesis shows for the first time the equation system corresponding to the GRRMHD with electromagnetic polarization, which was written in conservative form following the Valencia formulation. This equation system was implemented in the CAFE code considering a Minkowski space- time and zero electric polarization. This makes CAFE the first code that solves the RRMHD equations with magnetic polarization for linear and isotropic materials. Finally, the magnetic reconnection simulations are presented taking as the initial data a Harris current sheet. Here it is shown that dissipated magnetic energy will be bigger for the diamagne- tic and smaller for the paramagnetic case with respect to the non polarized fluid. However, kinetic energy and internal specific energy show bigger values in the diamagnetic case and smaller values in the paramagnetic case in comparison with the non polarized fluid.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameFísico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/11009
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programFísica
dc.publisher.schoolEscuela de Física
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectReconexión magnética
dc.subjectCorrientes laminares
dc.subjectMagnetohidrodinámica resistiva
dc.subjectPolarización magnética
dc.subjectDescomposición 3 +1 de la relatividad general
dc.subject.keywordMagnetic Reconnection
dc.subject.keywordCurrent Sheets
dc.subject.keywordResistive Magnetohydrodynamics
dc.subject.keywordMagnetic Polarization
dc.subject.keyword3 + 1 Descomposition of General Relativity
dc.titleEstudio numérico de corrientes laminares magnetohidrodinámicas relativistas en un fluido polarizado magnéticamente
dc.title.englishnumerical study of relativistic magnetohydrodynamic current sheets in a magnetic polarized fluid.
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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