Análisis de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz en plasmas parcialmente ionizados con términos de ionización y recombinación en la magnetósfera terrestre

Gómez Romero, Katherin Paola

Análisis de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz en plasmas parcialmente ionizados con términos de ionización y recombinación en la magnetósfera terrestre

dc.contributor.advisor	Lora Clavijo, Fabio Duvan
dc.contributor.author	Gómez Romero, Katherin Paola
dc.contributor.evaluator	Nieto Guerrero, Carlos Mauricio
dc.contributor.evaluator	Flórez Torres, Manuel Alberto
dc.date.accessioned	2023-03-13T16:10:38Z
dc.date.available	2023-03-13T16:10:38Z
dc.date.created	2023-03-13
dc.date.issued	2023-03-13
dc.description.abstract	La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz es un fenómeno común de la naturaleza ya que está presente en diferentes entornos, particularmente, astrofísicos. La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz ha sido estudiada en múltiples ocasiones en distintos contextos, como en prominencias solares, en la magnetopausa de distintos planetas, la magnetósfera terrestre, entre otros. Al ser un fenómeno tan común es necesario un entendimiento completo de su dinámica. Con el fin de entender la dinámica de este fenómeno se hace necesario construir un modelo matemático, el cual corresponde a la magnetohidrodinámica. En este trabajo de grado se analiza la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz haciendo uso de la magnetohidrodinámica, teniendo en cuenta fenómenos como las colisiones entre las diferentes especies del plasma, y los procesos de ionización y recombinación. Para esto, se hizo uso del código MAGNUS, un código de computación paralela que resuelve las ecuaciones de la MHD mediante esquemas de alta resolución. Para determinar los efectos de los fenómenos de ionización y recombinación, se implementó en MAGNUS un modelo experimental para dichos fenómenos. Adicionalmente, se estudió la dinámica de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz en la magnetósfera de la Tierra como una aplicación práctica. Se encontró que las colisiones, tanto elásticas como inelásticas, participan activamente en la amplificación del campo magnético, y que dicha amplificación está presente en la magnetósfera de la Tierra debido a la formación de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz. Además, se comprobó que las colisiones elásticas llevan a que los dos sistemas, tanto de partículas cargadas como neutras, tengan dinámicas similares. Por otro lado, se encontró que las zonas donde se forman los vórtices característicos de la KHI son regiones de máximos de recombinación, y representan a su vez máximos de densidad de masa, momento y energía para ambos fluidos.
dc.description.abstractenglish	The Kelvin-Helmholtz instability is a common phenomenon in nature as it is present in different environments, particularly in astrophysical environments. The Kelvin-Helmholtz instability has been studied many times in different contexts, such as solar prominences, the magnetopause of various planets, and the Earth's magnetosphere, among others. Being such a common phenomenon, a complete understanding of its dynamics is necessary. In order to understand the dynamics of this phenomenon it is necessary to build a mathematical model, which corresponds to magnetohydrodynamics. In this work, the Kelvin-Helmholtz instability is analyzed using magnetohydrodynamics, taking into account phenomena such as collisions between the different species in the plasma, and ionization and recombination processes. For this, use was made of the MAGNUS code, a parallel computing code that solves the MHD equations by means of high-resolution schemes. An experimental model for these phenomena was implemented in MAGNUS to determine the effects of ionization and recombination phenomena. In addition, the dynamics of the Kelvin-Helmholtz instability in the Earth's magnetosphere were studied as a practical application. It was found that collisions, both elastic and inelastic, actively participate in the amplification of the magnetic field and that such amplification is present in the Earth's magnetosphere due to the formation of the Kelvin-Helmholtz instability. Furthermore, it was found that elastic collisions lead to the two systems, both charged and neutral particles, having similar dynamics. On the other hand, it was found that the areas where the characteristic vortices of the KHI form are regions of recombination maxima and represent in turn maxima of mass, momentum, and energy density for both fluids.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Físico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/12519
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ciencias
dc.publisher.program	Física
dc.publisher.school	Escuela de Física
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Magnetohidrodinámica
dc.subject	Inestabilidad de Kelvin-Helmholtz
dc.subject	Ionización
dc.subject	Recombinación
dc.subject.keyword	Magnetohydrodynamics
dc.subject.keyword	Kelvin-Helmholtz instability
dc.subject.keyword	Ionization
dc.subject.keyword	Recombination
dc.title	Análisis de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz en plasmas parcialmente ionizados con términos de ionización y recombinación en la magnetósfera terrestre
dc.title.english	Analysis of kelvin helmholtz instability in partially ionized plasmas with ionization and recombination phenomena in the Earth's magnetosphere
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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