Алгоритм

Главная / Програмная реалзиация /

Рассмотрим основные аспекты работы программы. Краткое формальное описание алгоритма будет дано позднее. Работа программы начинается с ввода входных параметров и их проверки, которая проводится с целью выявления возможных ошибочных значений параметров или сбоев при вводе. На следующем этапе работы программы происходит формирование дискретных сеток в выбранных системах координат и формирование массивов начальных данных, которые также подвергаются анализу с целью выявления ошибочных значений.

После выполнения подготовительных операций начинается основной временной шаг работы программы, который состоит из четырех этапов. Вначале производится расчет тех входных параметров, которые зависят от времени, но не зависят от искомых функций.

Следующим этапом основного временного шага является, соответственно, расчет параметров шара с итерациями по связности между отдельнымигруппами уравнений с временным шагом, в общем случае не равным основному. Далее вычисляются параметры трубки с временным шагом шара и с оснновным шагом. Последний этап этого шага — интегрирование по связности решений шара и трубки.

Во время отдельных этапов основного временного шага происходит запись и копирование соответствующих разделов информации на запоминающих устройствах.

В конце основного шага рассчитанные глобальные распределения параметров термосферы и плазмосферы могут быть записаны как в виде начальных уловий, так и в виде, пригодном для анализа и последующей обработки полученного результата.

Basic Algorithm

The main time-step of the computer program consists of several stages:

  1. The input data, such as solar EUV radiation, auroral precipitation and boundary conditions are calculated as the function of time.
  2. The subsystem of the neutral atmospheric equations and subsystems of the molecular ion equations are calculated by iterative finite-difference method in the geomagnetic coordinate system.
  3. The third algorithm step is a numerical interpolation of the calculated neutral atmospheric and molecular ion parameters to the nodes of the finite-difference magnetic dipole coordinate grid.
  4. In this stage the electric potential equations are calculated in the geomagnetic coordinate system. Both ends of all flux tubes are in the nodes of this finite differences coordinate grid.
  5. The subsystem of the atomic magnetized ion continuity, momentum and energy equations is calculated by the iterative finite-difference method in the magnetic dipole coordinate system.
  6. The numerical interpolation of the calculated ionosphere plasmosphere parameters to the geomagnetic spherical coordinate system is executed.
  7. The subsystems of the neutral atmospheric equations and subsystems of the molecular ion equations are calculated with the new upper ionospheric parameters.
  8. The iterative numbers of this process are determined by the task of the study. After finishing the iterative process, the next time-step of the computer algorithm is executed.

Numerical grids

Modelling equation system is solved by the finite-difference numerical method. The first version of the model had next features. The grid region in the spherical geomagnetic coordinate system was characterized by variable step along r-coordinate, 10° -along θ and 15° along λ-coordinate. A number of nodes along r, θ and λ was 30, 18 and 24, respectively. Neutral velocity equations were integrated along vertical coordinate by inexplicit numerical method. Those terms of equations, which contained derivations on θ and λ, were derived using previously calculated values. Neutral continuity equations and equations of heat budget were integrated by summary approximation method (Marchuk, 1974).

The grid region in the dipole coordinaye system was characterized by variable step along flux tube of geomagnetic field which was not equal the r-coordinate step in spherical coordinate system, and by step 8° -along θ and 15° — along λ. Maximum value of nodes along flux tubes was 144.

Continuity equations and equations of heat balances for the atomic ions were integrated by means of the so-called flow trial run method (Samarsky, 1974).

The equation for the electric potential is approximately solved by a straight-forward iterative technique.

Реклама