Effect of Rotation on a Developed Turbulent Stratified Convection: the Hydrodynamic Helicity, the Alpha-Effect and the Effective Drift Velocity
本文研究了旋转对发展的湍流分层对流的影响。发现流体动力学螺旋度、α张量和平均磁场的有效漂移速度对旋转速率和湍流对流的各向异性的依赖性，表明在各向异性的湍流对流中，α效应可以随旋转速率改变其符号。在旋转湍流对流中，平均磁场的有效漂移速度的不同性质被发现，例如，环向磁场和极向磁场的有效漂移速度存在差异;环向有效漂移速度可以起到附加的差动旋转的作用。这些影响和一个非零发散的有效漂移速度的环形磁场上的磁发电机的效果进行了研究。天体物理的应用所获得的结果进行了讨论。
2002-09-26 astro-ph
Stratorotational instability in MHD Taylor-Couette flows
研究了具有轴向稳定密度分层和给定方位磁场的耗散Taylor-Couette流的稳定性。对于绝缘和导电的圆柱壁，我们得到了具有环形磁场、轴向密度分层和微分旋转的线性化MHD方程的整体非轴对称解。平面转动定律，如准开普勒定律，在非轴对称平流转动不稳定性（SRI）面前是不稳定的。无电流环向磁场的影响取决于磁普朗特数Pm：SRI由Pm > 1支持，并由Pm \lsim 1抑制。对于太平坦的旋转定律，存在向不稳定性的平滑过渡，该不稳定性是环形磁场与差动旋转结合产生的。这种非轴对称方位角磁旋转不稳定性（AMRI）的轴向密度梯度的存在下进行了计算。如果圆柱体之间的磁场不是无电流的，那么泰勒不稳定性也会发生，并且从流体动力学SRI到磁泰勒不稳定性的转变被证明是相当复杂的。最引人注目的是由密度分层引起的稳定域的“膨胀”：一个相当小的旋转已经稳定了磁场，对抗泰勒不稳定性。所得电动势的方位角分量只存在于密度分层流中。当dρ/dz <0时，开普勒自转的磁SRI的α效应似乎是正的。
2008-08-05 astro-ph
The helicity constraint in turbulent dynamos with shear
利用数值模拟方法研究了强剪切作用下螺旋湍流中磁场的演化。在一些初始指数增长之后，磁场发展成大尺度行波图案。由此产生的场结构具有磁螺旋度，这是保守的理想MHD方程的周期盒，因此只能改变电阻的时间尺度。这强烈地限制了大尺度磁场的生长时间，但不太强烈地限制了循环周期的长度。与无切变的情况相比，大尺度场放大的时间尺度缩短了一个因子Q，它取决于切变和螺旋湍流的相对重要性，同时也控制着环向场与极向场的比值。模拟结果可以用平均场α-Ω发电机模型进行定性和定量再现，该模型考虑了α效应，湍流磁扩散系数的猝灭强度低于相应的α ^2发电机模型。
2001-01-05 astro-ph
The problem of small and large scale fields in the solar dynamo
三个密切相关的绊脚石太阳平均场发电机理论进行了讨论：如何占主导地位的小尺度领域，如何是α效应淬火，以及是否缓解磁场和电流螺旋通量淬火？它表明，即使在目前最大的可用分辨率有没有明确的证据幂律缩放的磁场和动能谱在湍流。然而，使用亚网格尺度模拟，可以找到一些迹象的渐近均分。经常使用的一阶平滑方法来计算α效应和其他输运系数与优越的最小τ近似进行对比。灾难性的α淬灭的可能性进行了讨论，作为磁螺旋守恒的结果。磁和电流的螺旋度通量，以减轻灾难性的淬火存在的剪切。强有力的大规模发电机行动的证据，即使在没有螺旋度的强迫，提出。
2004-12-15 astro-ph
Galactic dynamo and helicity losses through fountain flow
银河发电机的非线性行为进行了研究，允许磁螺旋去除银河喷泉流。估计了一个合适的平流速度，并探讨了一个一维平均场发电机模型的动态α效应。结果表明，银河喷泉流是有效的，在消除磁螺旋星系盘。这消除了由磁螺旋度守恒引起的对银河系平均场发电机的约束，从而允许平均磁场在与湍流动能均分相当的强度下饱和。
2006-01-19 astro-ph
Nonlinear Magnetic Diffusion and Magnetic Helicity Transport in Galactic Dynamos
我们已经扩展了我们以前的平均场银河发电机模型，其中包括代数和动态α非线性（Kleeorin等人，A&A，v. 387，453，2002），以还包括湍流扩散率的淬灭。我们很容易地获得平衡态的大规模磁场在当地的磁盘发电机模型，这些领域的强度是可比的均分场强度。我们发现，单独的代数非线性（即淬火的α效应和湍流磁扩散）不能饱和的平均磁场的增长，只有代数和动态非线性的组合效应可以限制平均磁场的增长。然而，与我们早期的工作没有淬火的湍流扩散，我们现在不能找到满意的解决方案，在无z近似的轴对称星系发电机问题。
2002-10-18 astro-ph
Magnetic Helicity Tensor for an Anisotropic Turbulence
研究了非零平均磁场和大磁雷诺数下各向异性湍流中磁螺旋度张量的演化。结果表明，磁螺旋度张量的各向同性和各向异性部分具有不同的演化特征时间。磁螺旋度张量各向同性部分的变化时间远大于湍流速度场的相关时间。磁螺旋度张量的各向异性部分的湍流速度场的相关时间的变化。计算了磁螺度的平均湍流通量。结果表明，即使是一个小的各向异性的湍流强烈修改磁通的磁螺旋度。证明了弱非均匀湍流α效应的磁部分张量仅由磁螺旋度张量的各向同性部分决定。天体物理的应用所获得的结果进行了讨论。
2002-05-18 astro-ph
The solar dynamo: old, recent, and new problems
简要回顾了太阳和恒星发电机理论的一些问题，并讨论了可能的解决方案的现状。直接数值模拟的结果进行了描述，鉴于平均场发电机理论和α效应和磁螺旋度的逆级联之间的关系突出。“灾难性的”淬火的α效应的可能性被解释的磁螺旋度的守恒所放置的约束。
2000-11-30 astro-ph
Magnetic helicity evolution in a periodic domain with imposed field
在外加磁场（在空间和时间上是恒定的）的螺旋磁流体湍流中，周期域内的磁场螺旋度不再是理想方程的不变量。或者，有一个广义的磁螺旋度是理想方程的不变量。它表明，这个量不是规范不变的，因此，它不能在实践中使用。相反，磁场螺旋度的演化方程描述的偏离所施加的字段被证明是一个有用的工具。它表明，该工具可以确定稳态淬火的α效应。一个简单的三尺度模型推导出描述的演变的磁螺旋度和预测其符号作为一个功能的施加的磁场强度。该模型的结果与模拟吻合良好。
2004-05-24 astro-ph
Magnetic helicity effects in astrophysical and laboratory dynamos
在实验室和天体物理环境中讨论了磁螺旋度效应。首先，在不同的边界条件下，泰勒-格林流中的发电机作用进行了讨论。然而，由于缺乏相对于容器的尺度分离，因此没有产生大尺度场，并且不存在如另外预期的连续缓慢的饱和相。第二，建立一个大规模的领域证明了在一个模拟中，一个本地化的磁涡流产生一个更大规模的领域，如果涡流具有漩涡。这样的设置可以通过线圈在实验上实现。最后，新出现的问题，磁螺旋度和太阳发电机之间的连接进行了讨论。它表明，发电机与非本地（巴布科克-莱顿型）的α效应也可以灾难性地淬火，除非有磁螺旋通量。
2007-05-24 astro-ph
Mean-field dynamo in a turbulence with shear and kinetic helicity fluctuations
本文用两种不同的方法研究了具有大尺度切变的湍流中动力学螺旋度起伏的影响：谱τ近似和二阶相关近似（或一阶光滑近似）。这两种方法表明，在剪切均匀湍流中，只有平均值为零的均匀动力学螺旋度波动不能引起大尺度发电机。当动力学螺旋度起伏不均匀时，平均场发电机是可能的，这会导致剪切湍流中的非零平均α效应。另一方面，即使在具有大尺度剪切的均匀非螺旋湍流中，剪切电流效应也能产生大尺度磁场。这种效应以前研究了大的流体动力学和磁雷诺数。在这项研究中，我们研究的剪切电流发电机所需的阈值与雷诺数。我们证明，没有必要为一个发达的惯性范围，以保持剪切电流发电机（例如，雷诺数的阈值为1）的数量级。
2008-03-07 astro-ph
Alpha effect and diffusivity in helical turbulence with shear
我们研究了在螺旋强迫存在的情况下，湍流输运系数（例如$α$张量（$α_{ij}$）和湍流磁扩散系数张量（$η_{ij}$）的分量）对剪切和磁雷诺数的依赖性。我们使用三维直接数值模拟与周期性的边界条件和测量的湍流输运系数，使用运动学测试场方法。在所有情况下，磁普朗特数取为1。我们发现随着剪切的增加，$α_{ij}$淬灭的对角分量增加，而$η_{ij}$淬灭的对角分量增加。两个张量的反对称部分随着剪切的增加而增加。我们还提出了一个简单的表达式的湍流泵浦速度（或$γ$效果）。该抽吸速度与湍流的动力学螺旋度和平均流的涡度成比例。对于负螺旋度，即对于$α_{ij}$的正迹线，它指向平均涡度的方向，即垂直于切变流平面。我们的模拟支持低剪切和磁雷诺数的表达。输运系数与平均流的波数呈洛伦兹函数关系，这与非剪切湍流的情况相同。
2008-12-10 astro-ph
The inverse cascade in turbulent dynamos
本文根据磁螺旋度的逆级联和α效应讨论了随机强迫各向同性强螺旋流中大尺度磁场的产生。在这种流动的模拟中，最大场强超过了大尺度分离的均分场强。然而，螺旋度守恒控制着达到这种最终状态的速度。在开放边界的存在下，磁螺旋度通量的域是可能的。这减少了场增长的时间尺度，但它也倾向于减少可达到的最大场强。
2000-12-05 astro-ph
Magnetic helicity in stellar dynamos: new numerical experiments
回顾了大尺度发电机理论，特别强调了在封闭和开放边界存在下的磁螺旋度约束。在封闭或周期性的边界的存在下，螺旋发电机的螺旋度约束的发展小尺度分离的运动学制度，并通过显示长时间尺度的非线性制度的尺度分离已增长到最大可能的值。在系统达到最大尺度之前，在中间尺度上也发现了一个向饱和方向的有限演化。较大的纵横比可以引起在早期获得的平均场的不同结构，但最终的饱和场强仍然随着电阻率的减小而减小。在剪切作用下，发现周期性磁场随电阻率的减小而增大，但平均场的饱和能与湍流能呈强超均分关系。它表明，人工引起的损失的小尺度场的相反符号的磁螺旋度的大尺度场可以，至少在原则上，加速大尺度（极向）场的产生。基于球几何平均场模型和外位场边界条件，我们验证了大尺度场的磁螺旋度通量的符号与α的符号一致。对于太阳参数，典型的螺旋度磁通量大约为每周期10^{47} Mx ^2。
2002-04-30 astro-ph
Large-scale magnetic field generation by alpha-effect driven by collective neutrino-plasma interaction
提出了一种新的早期宇宙热等离子体大尺度磁场产生机制，它基于弱相互作用中的宇称破缺，既不依赖于导致标准α效应的物质湍流的螺旋度，也不依赖于一般转动。该机制可以导致（几乎）均匀宇宙磁场的自激。
2004-02-29 astro-ph hep-ph
Galactic and Accretion Disk Dynamos
天体物理圆盘中的发电机通常用标准的α-ω平均场发电机模型来解释，其中局部螺旋度从方位场产生径向场分量。随后的径向场的剪切引起指数增长的发电机模式。这种模式有几个问题。银河发电机的取幂时间很难计算，但可能长得令人不安。此外，剪切流中磁场的数值模拟表明，发电机的存在并不依赖于非零的平均螺旋度。然而，这些困难可以通过包括由流体动力学或磁不稳定性驱动的波动螺旋度来克服。与传统的磁盘发电机模型，这种“不相干”发电机不依赖于系统的流体螺旋度或任何类型的垂直对称性破缺的存在。这将取决于几何形状，在这个意义上，发电机增长率变得很薄的磁盘，在协议的限制，从X射线新星的研究。在这幅图中，银河发电机将有效地运行，但产生的场将具有径向相干长度，这是银河半径的一小部分。
1998-12-11 astro-ph
Galactic dynamo action in presence of stochastic alpha and shear
利用适合于星系的一维$αω$发电机模型，我们研究了由随机α效应和剪切驱动的发电机作用的可能性。为了确定场演化，需要检查$α$的随机分量的大量不同实现。场的净增长或衰减不仅取决于发电机参数，而且取决于具体实现、随机$α$与湍流扩散时标相比的相关时间以及系统演化的时间。对于发电机的相干和波动的$α$都存在，随机性的$α$可以帮助减轻灾难性的发电机淬火，即使在没有螺旋通量。对于发电机数$| D| \sim 40$，人们可以获得最大为均分场$ B_{eq}$的分数$\sim 0.01$的最终场强，而与$ B_{eq}$相当的场需要更大程度的$α$波动或剪切。这种类型的发电机可能是特别有用的放大领域的中心区域的盘星系。
2008-10-08 astro-ph
Numerical simulations of turbulent dynamos
使用周期盒计算表明，由于螺旋度守恒，一个大规模的字段只能发展的电阻时标。这种行为可以通过平均场发电机与α和eta_t淬火，同样强大的和“灾难性的”复制。
2000-10-24 astro-ph
Magnetoconvection and dynamo coefficients: Dependence of the alpha-effect on rotation and magnetic field
我们提出了三维可压缩磁对流在一个旋转的矩形盒，代表了一部分的太阳对流区的数值模拟。盒子里有一个对流不稳定层，周围是有过冲对流的稳定分层层。磁雷诺数Rm选择为亚临界，从而排除了通过发电机作用的磁场的自发增长，并且一旦对流达到统计稳定状态，则通过将恒定磁场引入到箱中来维持磁能。在科里奥利力的影响下，磁场的平流导致对平均电场的非零贡献，由uxb给出。从这个电场，我们计算的α效应，分别为稳定和不稳定的分层层，平均随着时间的推移和适当定义的体积。从α的变化，我们得到一个误差估计，α的旋转和磁场强度的依赖关系进行了研究。证据被发现为旋转淬火的垂直α效应，并为一个单调增加的水平α效应随着旋转。对于Rm~30，我们对垂直和水平α效应的结果与磁猝灭一致，系数为1/[1+Rm（B_0/B_eq）^2]。小尺度电流螺旋度和垂直分量的α的符号被发现是相反的各向同性湍流。
2001-08-16 astro-ph
Dynamics of fluctuating magnetic fields in turbulent dynamos incorporating ambipolar drifts
具有大磁雷诺数的湍流通常导致在任何平均场之上快速增长的磁噪声。我们重新审视这种波动场的动力学，在均匀的，各向同性的，螺旋湍流。假设湍流是马尔可夫的，我们首先重新推导，在一个相当透明的方式，平均场的方程，并校正Fokker-Plank型方程的磁关联。在这些方程中，我们还将双极漂移的影响，如果湍流介质中有一个显着的中性分量。我们应用这些方程来讨论一些天体物理学上有趣的问题：（a）小规模发电机在银河系湍流与模型Kolmogorov频谱，将双极漂移的影响;（b）电流螺旋度动力学和准线性修正的α效应;（c）增长的电流螺旋度和大尺度磁场由于非线性效应。
1997-08-23 astro-ph
Astrophysical magnetic fields and nonlinear dynamo theory
回顾了当前对天体物理学磁场的认识，重点是湍流对磁场的产生和维持。在天体物理学的背景下，这种产生通常是由自激发电机解释的，它涉及到可以以指数速度放大弱“种子”磁场的流动。特别强调的是放在发电机的非线性饱和。分析和数值计算结果进行了讨论，无论是小规模的发电机，这是完全各向同性的，和大规模发电机，在某种形式的宇称打破是至关重要的。大尺度发电机讨论的中心是所谓的α效应，它解释了如果湍流缺乏镜像对称，即如果流动具有动力学螺旋度，平均场的产生。大规模发电机产生小规模的螺旋场作为一种废弃产物，它使大规模发电机熄灭，因此产生α效应。考虑到这一点，α效应的微观理论重新全面详细和最近的结果为螺旋磁场的损失进行审查。
2005-06-16 astro-ph
Dynamic nonlinearity in large scale dynamos with shear
我们用总磁螺度演化方程补充了平均场发电机增长方程。这为发电机理论中的α猝灭提供了一个明确的时间依赖模型。对于没有剪切的发电机，这种方法解释了在数值模拟中观察到的大尺度场增长和饱和。在一个显著的运动学阶段之后，发电机被连续地熄灭，即饱和时间取决于微观电阻率。这与湍流扩散系数是否被连续淬灭无关。我们发现，该方法也是成功的发电机，包括剪切和展览迁移波（周期）。然而，在这种情况下，在大的磁雷诺数的动态时间尺度的顺序的周期是否仍然取决于如何湍流磁扩散率淬火。由于这不受磁螺旋度守恒的约束，扩散率目前是一个输入参数。目前的数值实验比较表明，湍流扩散系数，仅弱依赖于磁雷诺数，但需要更高的分辨率模拟。
2002-07-02 astro-ph
New mechanism of generation of large-scale magnetic field in a sheared turbulent plasma
综述了近年来关于剪切湍流等离子体中产生大尺度磁场的新机制的研究进展。这种机制与剪切电流效应有关，剪切电流效应与平均电动势中的W x J项有关。即使在非旋转和非螺旋均匀剪切湍流对流中，这种效应也会导致大尺度磁场的产生，从而α效应消失。结果表明，湍流对流促进了剪切流发电机的不稳定性，即，热通量对剪切电流效应产生积极的贡献。然而，即使在湍流对流中，如果湍流相关时间的空间标度为k^{-2}（其中k是小尺度波数），则对于小的流体动力学和磁雷诺数，也没有由于剪切流效应而产生的发电机作用。我们还讨论了由于剪切电流效应引起的非线性平均场发电机，并将磁螺旋度的输运作为动力学非线性考虑在内。在发电机作用的非线性阶段，磁螺旋度通量强烈地影响磁场动力学。当磁螺度通量不小时，平均磁场的饱和水平是由湍流动能决定的均分场的量级。所得结果对于阐明天体物理和宇宙剪切湍流等离子体中大尺度磁场的起源具有重要意义。
2007-10-21 astro-ph
The Mean Electromotive Force for MHD Turbulence: the Case of a Weak Mean Magnetic Field and Slow Rotation
在平均场磁流体动力学的框架中的平均电动势被发现，特别注意的平均旋转的流体上的平均电动势的效果。湍流的各向异性是由于其强度或螺旋度的梯度。平均磁场被认为足够弱以排除淬火效应。考虑了具有零平均磁场的磁波动。欧米茄X J效应的原理与速度波动和磁场波动相同。与平均磁场的梯度张量的对称部分连接的电动势的贡献被发现在旋转的情况下，由速度或磁波动。平均电动势的平均场发电机模型的结果的影响进行了讨论，特别强调发电机工作没有α效应。
2002-09-15 astro-ph
Magnetic-field generation in helical turbulence
我们研究分析放大弱磁场在均匀和各向同性湍流缺乏反射对称性（螺旋湍流）。我们建议，可以发现的磁能和磁螺旋度的谱分布作为自伴，薛定谔型系统的演化方程的本征模。我们认为，大规模和小规模的磁波动不能有效地分离，传统的α模型是，在一般情况下，不是一个足够的描述大规模发电机机制。因此，对这种过程的正确数值模拟应该能够将磁波动分解到非常小的电阻尺度。
2005-12-14 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
