太阳风的加热一直是空间物理中非常重要但尚未完全解决的问题。当太阳风在行星际传播时,由于太阳风的膨胀,离子温度会逐渐降低,但观测表明,降温速度远低于绝热膨胀的预测值,这说明在太阳风在行星际传播过程中存在局地加热。本文旨在探究太阳风局地加热的机制。根据SOHO(solar and heliospheric observatory)对太阳风中离子温度的观测,太阳风的温度存在明显的各向异性,垂直于背景磁场方向的温度高于平行温度,即T⊥>T‖。除此之外,观测还表明以O5+为代表的重离子的温度远高于质子的温度,重离子被优先加热。这些观测特征为衡量不同的太阳风加热机制提供了重要依据。在第一章,我们主要回顾了前人对太阳风局地加热方面的研究,目前主要加热机制有:湍动加热,准垂直激波加热,大振幅阿尔芬波的非线性共振加热,大振幅阿尔芬波的参量衰变,大振幅阿尔芬波的波波耦合,离子/离子不稳定性。本文主要研究离子/离子不稳定性,大振幅阿尔芬波的波波耦合以及湍动加热这三种加热机制。在第二章,我们研究了大振幅阿尔芬波的波波耦合加热。由于太阳风中阿尔芬波的能量集中在低频段,很难直接与粒子发生相互作用加热离子。当阿尔芬波的传播方向与背景磁场存在一定夹角时,阿尔芬波不再是纯粹的电磁波,除了存在电磁分量外,还存在静电分量。一维混杂模拟的结果表明:斜传阿尔芬波的静电分量可以与电磁分量相互耦合,产生高频谐波,从而在垂直背景磁场方向有效地加热离子。考虑到太阳风中的阿尔芬波并非单色波,频率存在一定展宽,我们也研究了多支斜传阿尔芬构成的波谱时的耦合,除了波模自身的电磁分量与静电分量相互耦合产生谐波外,不同波模间的电磁分量和静电分量也能相互耦合,这使得波谱情形下的耦合更为复杂。值得注意的是,波波耦合不但产生高频波,还能产生更低频的波模。在第三章我们运用二维混杂模拟对太阳风中的电磁离子/离子不稳定性进行了参数研究。我们首先研究了束流比例对不稳定性的影响。当束流比例增加时,激发的阿尔芬的波的振幅随之增加,也越接近线偏振,激发波动的频率也随之升高。这使得更多的背景质子能够满足回旋共振条件,使其在垂直背景磁场方向上被加热。我们从线性弗拉索夫方程出发得到了类似的结果。但线性理论得到的阿尔芬波频率始终低于质子回旋频,但在模拟中,当束流比例较大时,激发的阿尔芬波频率峰值会超过质子回旋频。研究波动频率随时间的演化发现,高频波出现在演化后期,我们认为高于质子回旋频的波模是波模的非线性演化产生的,但具体机制仍需进一步研究。除此之外,我们还研究了束流速度和等离子体贝塔值对电磁离子/离子不稳定性的影响。当束流速度增加时,激发阿尔芬波的振幅越大,对背景质子的垂直加热效果更明显。当增加等离子体贝塔值时,激发阿尔芬波的振幅减小,波动频率下降,对背景质子的垂直加热效果变弱。除此之外,我们还研究了同时存在氦离子束流与质子束流的情况,研究发现,当同时存在两种束流时,激发波动的频率范围更宽,且频率的峰值也更高。加热主要发生在垂直磁场方向上,且对氦离子的垂直加热更明显。当存在两种束流成分时,与单一束流成分的加热相比,束流质子的垂直温度几乎不变,但束流氦离子的垂直加热更明显。第四章是我们最近对湍流加热方面工作的整理。我们使用Orazag-Tang涡旋作为湍流激发的初始条件,使用二维混杂模拟研究湍流加热。研究发现,等离子体湍流在离子惯性长尺度附近,能量串级速度会加快。磁湍流的发展过程是体系不断积聚电流的过程,电流达到峰值所对应的时刻为湍流完全发展的时刻。湍流演化过程与初条件相关,当我们在初始时刻注入体系的能量较低时,在湍流演化过程中,在模拟域中心位置处的电流片会不断拉长变薄发生磁重联,且存在两个重联点,在演化后期这两个重联点之间会产生次级磁岛。若体系中注入能量较高,湍流演化速度加快,在模拟域中心位置处也会产生电流片,但重联点仅有一个,但会发生多次重联。小尺度电流片的重联在等离子体湍流的能量串级中可能扮演重要角色,可能加速了能量在离子惯性尺度附近的串级。