磁场重联是空间等离子体、低温等离子体以及聚变等离子体中一种常见的磁场拓扑结构改变的现象,伴随着显著的能量交换,是等离子体加速、加热以及一些不稳定性的重要驱动因素。在对磁场重联的卫星观测研究中,发现了很多大尺度的磁流体力学波以及一些小尺度的动理学波,其中,阿尔芬波是一种很重要的磁流体波。卫星观测表明,在磁层和电离层的耦合过程中,阿尔芬波起着重要作用。不过,因为没有平行于磁场方向的电场扰动,阿尔芬波不能解释在地磁亚暴期间磁层与电离层耦合过程中,带电粒子在平行方向上的加速现象。此外,卫星观测也发现在重联过程中,存在着整体流速大于阿尔芬速度的带电粒子流。这说明,存在着某种机制可以突破传统的阿尔芬波速度的限制。研究表明,当存在离子回旋半径尺度上的垂直扰动时,阿尔芬波会被离子的动理学效应修正,成为有色散的波,即动理学阿尔芬波(KAW)。KAW可以以超阿尔芬(super-Alfvenic)速度沿着磁场传播,同时具有平行方向的电场扰动,也会携带着平行方向的能量通量。所以,KAW可能对重联中的高速粒子的形成有一定的作用,也可以为粒子在平行方向的加速提供合理解释,还可以为亚暴期间极区极光增亮现象提供能量来源。所以,磁场重联中的阿尔芬波的动理学修正具有重要的研究意义。此外,卫星观测的研究还指出,磁尾的爆发性整体流(BBFs)与各种独立尺度X线的重联过程是磁尾能量输运的主要过程。所以,对不同X线尺度的重联研究也具有重要意义。卫星观测研究发现了空间中KAW存在的证据,并且认为这与重联过程有关。但是,目前对重联中KAW的数值模拟研究工作,特别是,对三维重联中KAW的产生与特性、传播与阻尼过程以及能量传递过程的研究还比较少。此外,重联中产生的KAW在等离子体加速与加热现象中是否具有重要的作用以及加热的物理机制等问题也是尚待研究的重要问题。等离子体的混合模型,即将离子视为具有完全动理学效应的粒子,而将电子视为无质量的流体,可以有效地描述离子尺度的物理过程,同时也可以对更大的空间尺度进行模拟。本文通过三维混合的局域模型,模拟了多种导向场强度与X线长度下的磁场重联过程,并对其中动理学阿尔芬波的产生与判定、波结构的特性、传播与阻尼过程、能量传递过程及其在粒子加速和加热现象中的作用等重要问题进行了系统地研究。主要的结果如下:(1)无限长单X线重联中的KAW在无限长单X线的重联中,我们发现无论是否存在导向场,重联的扰动结构都是具有二维特征的。在重联隆起的区域,我们发现了动理学阿尔芬波扰动结构的存在。这个扰动从X线中产生,快速地沿着磁场传播出去,并在隆起区附近的分型线处形成一个拉长的结构,具有较高的垂直波数。通过对扰动结构的特性、传播速度以及极化关系的分析与讨论,我们发现这个扰动结构是KAW。当导向场为零时,在重联区中的离子扩散区附近,垂直重联面磁场分量具有霍尔四极结构的特点。在这一区域中,我们也发现了哨声波模的存在。它们是准稳定的,并且不会传播。哨声模和KAW都是从X线中产生,并且同时存在,只是不在相同的区域中。当导向场不为零时,离子扩散区附近的霍尔四极磁场分量以及哨声模结构都不再存在。此外,我们还通过坡印廷通量研究了动理学阿尔芬波所携带的能量。结果发现,当导向场为零时,动理学阿尔芬波可以携带约7.5%-8%释放的磁能;而当导向场不为零时,波可以携带约为18.6%释放的磁能。当存在一定强度的导向场时,阿尔芬波模可以携带的能量几乎是不存在导向场时的2倍左右。这说明,导向场的存在可以在局域加强阿尔芬波模的幅值。(2)有限长单X线与多X线重联中的KAW当存在单一有限长X线且存在一定强度的导向场时,磁场重联中的扰动结构是三维的。我们发现,此时,在下游出流区的分型线附近,依然存在着具有动理学阿尔芬波特性的扰动结构。通过对其特征尺度、传播与色散关系的分析,我们同样证实其为KAW扰动。通过追踪峰值的传播,我们研究了 KAW的阻尼。结果发现,KAW扰动存在衰减的迹象,并且拥有约为-0.0035--0.0062的阻尼率。不过在这个阻尼率下,KAW是可以从磁尾重联X线附近携带者能量传播到电离层中的。此外,我们研究了导向场强度的作用并且发现,导向场大小对重联区的扰动结构有影响。此外,当导向场强度适中时,KAW会携带更高的能量通量与能量。最后,我们还研究了三维多X线重联中的波动结构。通过对比分析,我们发现其中每个X线的扰动结构都与单X线重联中的KAW的结构相似,可以将单X线重联中分析的结果用于解释多X线重联中的波动现象。此外,通过将模拟结果与卫星观测的结果进行对比,我们发现在KAW的极化、谱密度分布、能量输运以及对离子的加热率等方面都比较一致。(3)KAW对离子的加速与加热通过记录波在传播路径上不同区域的离子速度分布,我们发现,当波到达某个区域时,离子的速度分布不再是麦克斯韦分布,在平行方向上会产生一个被加速的离子束,并且具有和波的相速度大小相等的整体流速。除此之外,我们在离子的速度分布的变化中,还发现了离子可以在平行与垂直方向上被加热的现象。在波刚刚经过离子所在区域时,离子会被加速。此时,由于离子的平行速度尚且较小,回旋共振或分数共振条件仍然近似满足。于是,离子在垂直方向上被随机加热。随着离子在平行方向上被不断地加速并达到波的相速度大小,离子会被波场捕获。此时,朗道共振取代回旋或分数共振,在平行方向上对离子进行加热。对于全部离子来说,由于波扰动不断地产生并不断地加速背景离子,离子的垂直与平行方向的加热可以同时出现。此外,我们还发现离子束与背景等离子体之间存在着相互作用。这种相互作用会通过消耗离子能量来激发离子束不稳定性,从而使离子垂直温度出现短暂下降。当两个离子束融合为一后,离子束不稳定性的影响逐渐减弱,波与离子的非线性相互作用再一次加热离子,使得离子的温度再次上升。总结来说,KAW对离子加速与加热的证据有以下几点:一是离子平行速度可以被加速到KAW相速度的大小;二是KAW的阻尼率与离子束的加热率在数值上是一致的;三是离子的垂直温度与KAW的特征电磁场扰动之间存在着相关的变化关系。通过以上研究结果,我们发现了重联过程中动理学阿尔芬波的主要特点,即广泛地存在于重联的隆起区域,具有较大的垂直波数,以略高于阿尔芬速度的速度沿着磁场方向传播,并在这一过程中可以通过不同的机制引起离子的加速与加热现象。这些结果有助于解释卫星观测到的一些与KAW相关的能量传递过程,如亚暴过程中的极光增亮等现象。