Hall Magnetohydrodynamics with Electron Inertia
Bhimsen Shivamoggi
考虑了具有电子惯性的霍尔磁流体动力学（MHD）。一类更广泛的平衡解决方案和随之而来的自组织方面进行了讨论。无力场态B-J被证明是三重Beltrami条件的结果。
Hall magnetohydrodynamic (MHD) with electron inertia is considered. A much wider class of equilibrium solutions and the concomitant self-organization aspects are discussed. The force-free field state B - J is shown to be a consequence of the triple Beltrami condition.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
Inertial magnetohydrodynamics
通过构造作用原理，得到了一种包含电子惯性的扩展磁流体力学（MHD）。与冻结在磁通量中的MHD不同，本理论冻结在与电子正则动量相关的替代通量中。相关的哈密顿公式推导和减少先前已被用来描述碰撞重联模型得到。
About Lie group of the electron magnetohydrodynamics with effect of electron inertia and finite conducting
找到了考虑电子惯性效应和有限导电的一维电子磁流体动力学微分方程的对称性李群，指出此对称性李群是自变量位移和势非单值的李群。因此，你没有automodel解决方案，除了运行vawes。
Impulse Formulations of Hall Magnetohydrodynamic Equations
建立了霍尔磁流体动力学（MHD）方程的脉冲形式。建立了霍尔磁流体动力学广义离子磁螺旋度的拉格朗日不变性。这个拉格朗日不变量的物理意义进行了讨论。然后，讨论扩展到可压缩霍尔MHD。可压缩性效应不影响，如预期的那样，广义离子磁螺旋拉格朗日不变量的物理意义。
Kelvin's Canonical Circulation Theorem in Hall Magnetohydrodynamics
本文的目的是表明，由于霍尔磁流体力学（MHD）的电流密度和等离子体流速之间的合法联系的恢复，开尔文环流定理成为有效的霍尔MHD。通常的环流积分中的离子流速度现在被正则离子流速度所取代。
Plasma Relaxation and Topological Aspects in Hall Magnetohydrodynamics
将Parker等离子体弛豫过程的磁流体力学（MHD）公式推广到Hall MHD。霍尔磁流体贝尔特拉米条件下的挠率系数α现在证明与“位涡”成正比。“如果霍尔MHD拉格朗日乘数β也与“位涡”成正比，那么霍尔MHD贝尔特拉米条件就相当于二维（2D）流体力学中的“位涡”守恒方程。霍尔磁流体力学中磁场线的缠绕模式似乎以与二维流体力学中的“位涡”线相同的方式演变。
Incompressible Extended Magnetohydrodynamics Waves: Implications of Electron Inertia
本文基于扩展磁流体动力学模型研究等离子体波模式，考虑霍尔漂移和电子惯性效应，推导了不可压缩XMHD的色散关系及其特征向量解，揭示了离子旋磁波和哨波分支的特性，证明XMHD比霍尔MHD更准确描述等离子体动力学。
Hall effect in a strong magnetic field: Direct comparisons of compressible magnetohydrodynamics and the reduced Hall magnetohydrodynamic equations
在本文中，我们数值地检验了一个强平均磁场存在下的霍尔磁流体力学模型，即Gomez等人导出的简化霍尔MHD模型（RHMHD），加上弱可压缩效应。该模型的主要优点在于减少了计算成本。然而，到目前为止，与原来的霍尔MHD系统的协议的程度和有效性的范围内的一个政权的湍流尚未建立。在这项工作中，直接数值模拟的三维霍尔MHD湍流在一个强的平均磁场的存在下进行了比较与模拟的弱可压缩RHMHD模型。结果表明，当满足RHMHD的不同假设（如光谱各向异性）时，一致程度非常高。然而，当初始条件是各向同性的，但平均磁场保持强，结果不同，在开始时，但渐近地达到一个很好的协议在相对较短的时间。我们还发现了可压缩性在这些系统的动力学中仍然起作用的证据，弱可压缩RHMHD模型能够捕捉到这些影响。总之，弱可压缩RHMHD模型是一个有效的近似霍尔MHD湍流在相关的物理背景。
Minimum energy states of the plasma pinch in standard and Hall magnetohydrodynamics
轴对称放松状态的圆柱形等离子体柱被发现解析在标准和霍尔磁流体力学（MHD）通过完整的能量最小化与相应的模型中固有的不变量施加的约束。结果表明，霍尔磁流体的弛豫状态是具有均匀轴向流动和/或刚性角向旋转的无力磁场。由于速度与磁场的耦合，标准磁流体力学中的弛豫态更为复杂。讨论了这些状态在反场箍缩（RFP）中的应用。
Hamiltonian Formalism of Extended Magnetohydrodynamics
扩展磁流体力学（MHD）系统包括霍尔效应和电子惯性效应，在无限维相空间上具有非正则泊松代数所体现的哈密顿结构。一个非平凡的部分制定的证明雅可比的身份泊松括号。我们发现了一个生成泊松括号的基本李代数。一类相似的Poisson代数可以由同一个李代数生成，它包含了Hall MHD系统和惯性MHD系统。
Exact solution for large amplitude circularly polarized electromagnetic waves in incompressible spin quantum Hall magnetohydrodynamics
结果表明，不可压缩自旋量子霍尔磁流体力学允许圆极化电磁波的传播的精确解。该解是在流体速度和磁场之间的一个条件下得到的，该条件消除了麦克斯韦方程组中的非线性项。由于与自旋的耦合，传播模式取决于磁场的振幅。从完整的解决方案，小和大波数的限制进行了研究，获得线性和非线性自旋修改模式。
Current-sheet Evolution near a Hyperbolic Magnetic Neutral Line in Hall Magnetohydrodynamics: An Exact Solution
研究了双曲磁中性线附近的\large{\bf Abstract-}非定常霍尔磁流体动力学。给出了描述自相似演化的精确解析解。该解显示，在小时候，霍尔效应对双曲磁中性线附近的电流片形成过程的影响可以忽略不计，但随后，理想磁流体力学中表现出的有限时间奇异性的霍尔效应会猝灭，从而防止电流密度在大时间内爆炸。由这个含时解给出的渐近结果与$X$型磁中性线附近的\textit{steady} Hall MHD公式（Shivamoggi [23]）完全定量一致。后一公式表明，这个渐近结果确实对应于\textit{steady}情形中磁场的双曲线构形。
Energy spectrum, dissipation and spatial structures in reduced Hall magnetohydrodynamic
我们分析了霍尔项的磁流体动力学湍流下的一个强大的外部支持的磁场的效果，看到这是如何改变的能量级联，流动的特征尺度和动态的全球幅度，特别感兴趣的耗散。自由发展的三维约化磁流体动力学（RHMHD）的数值模拟进行，不同的霍尔参数值（离子集肤深度的比值的宏观尺度的湍流）控制的霍尔项的影响。霍尔效应改变跨尺度的能量传递，减慢从大尺度到霍尔尺度（离子趋肤深度）的能量传递，并更快地将能量从霍尔尺度携带到较小尺度。最终的结果是耗散尺度向更大尺度的有效转移，但也是更小尺度的发展。电流片（用于能量耗散的基本结构）通过增加霍尔效应以两种方式受到影响，其中加宽但同时在其中产生内部结构。在霍尔项足够强的情况下，电流片完全离域。该效应似乎减少了流中的脉冲效应，使其不那么间歇。
Yet Another Modification of Relativistic Magnetohydrodynamic Waves: Electron Thermal Inertia
本文研究了相对论扩展磁流体力学（RXMHD）中的波的性质，包括霍尔效应和电子热惯性效应。我们重点讨论的情况下，当电子的温度是超相对论的，因此，电子的热惯性成为有限的质子惯性尺度附近。我们导出了RXMHD的线性色散关系，发现Hall效应和电子热惯性效应与位移电流耦合，产生了慢波、快波和Alfvén波之外的三种超光波.我们还表明，相位和群速度表面的快速和阿尔文波被扭曲的霍尔和电子热惯性效应。存在一个尺度范围，其中快波的群速度小于阿尔文和慢波的群速度。这些发现适用于低光度吸积流的漏斗底部附近的区域，在那里电子可以是超相对论的。
Propagation speed, linear stability, and ion acceleration in radially imploding Hall-driven electron-magnetohydrodynamic shocks
等离子体密度梯度在电子磁流体力学（EMHD）中被认为是驱动磁冲击的重要因素。以前的平板模型已经扩展到径向内爆冲击的圆柱模型。发现圆柱形几何形状的主要新效应是冲击传播速度的径向依赖性。这是在这里所示的分析和数值模拟。由磁冲击的离子加速被示出可能成为实质性的，特别是在尖峰结构，因为电子惯性的冲击中发展。
Remarkable connections between extended magnetohydrodynamics models
通过使用适当的变量变换，所有扩展的磁流体动力学（MHD）模型的共性建立。建立了无惯性Hall MHD和惯性MHD（具有电子惯性，但不具有Hall漂移）以及扩展MHD（具有这两种效应）的泊松括号之间的显著对应关系。这些模型的螺旋度（共两个）通过这些对应关系获得。所有扩展的MHD模型的共同之处是追溯到存在两个李拖曳2-形式，这是密切相关的两个潜在的物种的典范动量。用适当的速度对这些2-形式进行李拖曳，也能导出正确的运动方程。对霍尔磁流体泊松括号进行了详细的分析，并通过详细的证明验证了Jacobi恒等式，从而保证了所有模型的泊松括号都是Jacobi恒等式。
Helicity-based, particle-relabeling operator and normal mode expansion of the dissipationless incompressible Hall magnetohydrodynamics
从拉格朗日力学的观点研究了不可压缩、无耗散霍尔磁流体动力学介质的动力学行为。混合和磁螺旋出现，分别从应用程序的粒子重标记对称性的离子和电子流的Noether的第一定理，而与该定理相关的运动常数一般是由他们的任意线性组合。此外，与不变作用量相关的积分路径变分通过积分微分算子在参考路径上的运算来表示，该算子的特征函数是双Beltrami流，即运动方程的无力定常解，并提供了一族正交函数基，从而得到了形式非常简单的运动方程的谱表示.在考虑均匀背景磁场和霍尔项效应消失极限的双重Beltrami流中，广义Elsasser变量最适合于避免标准磁流体力学极限中的奇异性问题。
Sub-grid-scale model for studying Hall effects on macroscopic aspects of magnetohydrodynamic turbulence
本文提出了一个新的亚网格尺度模型，用于研究霍尔项对磁流体动力学湍流宏观方面的影响。虽然霍尔项使数值模拟非常昂贵的激发高波数系数，使磁流体动力学方程僵硬，磁流体动力学湍流的宏观方面与霍尔项一起研究是有意义的，因为这一项往往不仅影响子离子尺度，但也宏观尺度。为了克服这一困难，发展了一种新的亚离子尺度亚网格尺度霍尔磁流体动力学湍流大涡模拟模型。利用新模型进行的大涡模拟成功地再现了涡量和电流密度的能量和概率密度函数等统计性质，保持了Hall磁流体动力学湍流的一些固有性质。我们的新的亚网格尺度模型，使数值模拟均匀和各向同性霍尔磁流体动力学湍流与一个小的计算成本，提高了基本分辨率的LES进行与早期的模型，并保留离子-电子分离效应的霍尔项在网格尺度。
Universal energy cascade and relaxation in three-dimensional inertial electron magnetohydrodynamic turbulence
该研究推导了三维电子磁流体动力学湍流的精确级联关系，通过数值模拟验证了跨电子惯性尺度的普适能量级联，并利用非线性传递消失原理揭示了压力平衡的弛豫态。
Current sheet bifurcation and collapse in electron magnetohydrodynamics
在二维电子磁流体动力学（EMHD）模型下，研究了非线性磁重联中的惯性效应。家庭的相关电流片参数的非线性解决方案的预测和确认在所有感兴趣的制度数值。电子惯性对于惯性长度$d_{e}$以下的当前片厚度$δ$变得重要。在这种情况下，在没有电子粘性的情况下，片层厚度经历非线性崩溃。粘度在小尺度上使溶液规则化。从电阻状态到粘性状态的转变显示出对电阻率和粘性的非平凡依赖性，具有滞后分岔。在所有可访问的制度，非线性重联率被发现是明确独立的电子惯性和耗散系数。
Legolas: magnetohydrodynamic spectroscopy with viscosity and Hall current
等离子体中的许多线性稳定性方面受到超出基本理想磁流体动力学（MHD）描述的非理想效应的严重影响。在这里，现代开源MHD光谱代码Legolas与粘度和霍尔电流的扩展是突出的，并以一组严格的历史和最近的发现为基准。粘性扩展被证明在一个圆柱形的设置具有泰勒-库埃特流和粘阻等离子体板与撕裂模式。对于霍尔扩展，我们展示了如何在一个无限均匀介质中的全本征模谱的解析色散关系。我们量化的霍尔项的电阻撕裂模式在哈里斯电流片的影响，包括压缩性的影响，这是在早期的研究中没有。此外，我们说明了如何Legolas模仿不可压缩的限制，很容易比较文献的结果。超越发表的研究结果，我们强调的重要性，计算完整的本征模谱，以及如何修改的频谱元素的可压缩性。这些扩展允许未来的稳定性研究与莱戈拉斯正在进行的发电机实验，原行星盘，或磁重联。
Steady Hall Magnetohydrodynamics Near a X-type Magnetic Neutral Line
通过启发式和严格的发展，考虑霍尔磁流体动力学（MHD）特性附近的二维（2D）的X型磁中性线在稳态。在考虑稳态作为相应的\textit{time-dependent}问题的渐近极限，并使用严格的发展，霍尔效应被证明是能够维持的双曲性的磁场（因此，一个更开放的X点配置）的中性线附近的稳定状态。这种启发式的发展忽略了稳态与相应的\textit{time-dependent}问题之间的这种微妙联系，而只预测了一种拉长的电流片结构（如电阻性MHD）。然而，启发式的发展是有用的，在提供洞察缺乏依赖的重联率的机制打破冻结的条件下的磁场线。后一个结果可以根据离子和电子在单位时间内将等量的磁通量传输出重联区的能力来理解。
Four-thirds law of energy and magnetic helicity in electron and Hall magnetohydrodynamic fluids
该研究利用Hall项特性，在电子与Hall MHD方程中建立Duchon-Robert型能量和磁螺旋度耗散率的局部4/3定律，并推广Galtier关于能量耗散率的结果。
Variational Integrators for Inertial Magnetohydrodynamics
本文提出变分积分器，精确保持惯性磁流体动力学的守恒律，包括总能量和修改的磁能与交叉螺旋度，通过数值示例展示其优秀守恒性质。
Differential-geometrical approach to the dynamics of dissipationless incompressible Hall magnetohydrodynamics: II. Geodesic formulation and Riemannian curvature analysis of hydrodynamic and magnetohydrodynamic stabilities
在这项研究中，一个无耗散的不可压缩霍尔磁流体动力学（HMHD）介质的动力学制定为测地线上的两个保体积的同构群的直积。公式给出的测地线和雅可比方程的基础上的线性连接与物理上理想的性能，这与列维-奇维塔连接。推导出了黎曼度规、列维-奇维塔连接的简正模表达式以及相关的公式和方程，并使用了广义Elsässer变量（GEVs）。本文用Jacobi方程和黎曼截面曲率张量检验了流体动力学（HD，$α=0$）和磁流体动力学（MHD，$α\to0$）运动的稳定性以及$O(α)$霍尔项效应，其中$α$代表霍尔项强度参数。有趣的是，两个GEV模之间的MHD和HMHD系统的截面曲率既取正（稳定）值，也取负（不稳定）值，而两个复杂螺旋波之间的HD系统的截面曲率为负定。此外，对于MHD情况，发现只有当模式相互作用是“局部的”时，才出现负截面曲率，即，主流的波数模量（称为$p$）和扰动的波数模量（称为$k$）彼此接近（$k \approx p$）。然而，在非局部极限（$k \gg p$或$k \ll p$），截面曲率总是正值。这一结果导致的猜想，MHD相互作用主要激发波动或非增长的运动，然而，一些局部相互作用导致动力学不稳定，导致混沌或湍流等离子体运动。此外，还发现离子回旋和哨声模式的$O(α)$效应的趋势相反。并与能量-Casimir方法进行了比较。
Hall magnetohydrodynamics in a relativistically strong mean magnetic field
本文提出相对论性强平均磁场下的霍尔磁流体模型，证明其方程与非相对论霍尔约化磁流体动力学仅差几个常数，从而表明动力学阿尔芬湍流和离子回旋湍流性质在磁主导区中保持不变。
Hall magnetohydrodynamic reconnection in the plasmoid unstable regime
一组约化的霍尔磁流体动力学（MHD）方程被用来评估大纵横比电流片的稳定性等离子体团（二次岛）的形成。在该分析中，重新连接由电阻率驱动，其发生在电阻趋肤深度$d_η\equiv S_L^{-1/2} \sqrt{L v_A/γ}$处，其中$S_L$是伦德奎斯特数，$L$是电流片的长度，$v_A$是阿尔文速度，并且$γ$是生长速率。对最近的电阻MHD分析的修正[N.] F. Loureiro，A. A. Schekochihin和S. C. Cowley，Phys.等离子体{ \bf 14}，100703（2007）]在碰撞足够弱使得$d_η$短于离子趋肤深度$d_i \equiv c/ω_{pi}$时产生。次级岛在这种霍尔MHD制度中生长得更快：与电阻性MHD中的$S_L^{1/4} v_A/L$和$S^{3/8}$相比，最大生长速率缩放为$(d_i/L)^{6/13} S_L^{7/13} v_A/L$，等离子体团的数量缩放为$(d_i/L)^{1/13} S_L^{11/26}$。
Notes on the exact solutions and singularities of an X-point collapse in Hall magnetohydrodynamics
A.最近的一篇论文Z.~ Janda [J.~数学~物理学~ { \bf 59}，061509（2018）]提出了无耗散霍尔磁流体动力学（MHD）方程的Weierstrass椭圆函数部分解。不幸的是，在分析中出现了一个错误，即错误地识别了初始霍尔MHD状态的动能和势能。本文给出了正确的能量分析，并给出了无耗散霍尔磁流体力学的Jacobi椭圆函数的完整解。
New approach to Hamiltonian formulation of Hall magnetohydrodynamics
基于狄拉克的约束分析，我们用两种互补的方法提出了一种新的正压霍尔磁流体力学的哈密顿公式。在一种情况下，哈密顿量是正则的，只涉及物理变量，但括号是非正则的，而在另一种情况下，相空间被扩大，以保持括号的正则结构。
Hamiltonian kinetic-Hall Magnetohydrodynamics with fluid and kinetic ions in the current and pressure coupling schemes
我们提出了两个广义的混合动力学霍尔磁流体动力学（MHD）模型描述的双流体体等离子体的相互作用，其中包括热离子和电子，与充满活力的，超热离子种群所描述的弗拉索夫动力学。的热组件的动态由标准的流体方程在霍尔MHD限制与电子动量方程提供了一个欧姆定律与霍尔和电子压力项涉及的回旋电子压力张量。通过电流密度（电流耦合方案; CCS）和离子压力张量出现在动量方程（压力耦合方案; PCS）中的第一和第二个模型，分别完成的散装，低能等离子体与高能粒子动力学的耦合。CCS是两个著名的模型的推广，因为在消失的能量和热离子密度的限制，我们恢复标准霍尔MHD和混合动力学离子/流体电子模型，分别。这使我们有能力以连续的方式研究高能粒子在从消失到占主导地位的高能粒子密度范围内的全球影响。CCS和PCS的非正则哈密顿结构，可以利用能量-Casimir变分原理研究平衡和稳定性性质，确定。作为这里的第一个应用程序，我们推导出一个广义霍尔MHD Grad-Shafranov-伯努利系统的各向异性的电子压力和动力学效应，由于高能粒子的存在下，使用PCS的对称平衡。
Wave Turbulence in Inertial Electron Magnetohydrodynamics
本文发展了一种在较强均匀外磁场$\boldsymbol{B_0} = B_0 \hat{\boldsymbol{e}}_\|$作用下的惯性电子磁流体力学（IEMHD）的波动湍流理论。这一制度是相关的尺度小于电子惯性长度$d_e$。我们推导了描述惯性哨声波或动力学阿尔文波之间的三波相互作用的动力学方程。我们发现，对于两个不变量，能量和动量，转移是各向异性的（轴对称），主要是在垂直方向（$\perp$）的直接级联$\boldsymbol{B_0}$。精确的固定的解决方案（Kolmogorov-Zakharov谱），我们证明了地方。我们还发现了Kolmogorov常数$C_K \simeq 8.474$。在最简单的情况下，该研究揭示了$k_\perp^{-5/2} k_\|^{-1/2}$中的能谱和受$k_\perp^{-3/2} k_\|^{-1/2}$中的能量动力学支配的动量谱。这些解对应于磁能谱$\sim k_\perp^{-9/2}$，它比在大于$d_e$的尺度上所作的EMHD预测更陡。最后，我们讨论的应用理论空间等离子体。
Analytic Hall Magnetohydrodynamics toroidal equilibria via the energy-Casimir variational principle
本文基于能量-Casimir变分原理推导了霍尔磁流体动力学轴对称等离子体平衡方程，获得Grad-Shafranov-Bernoulli型方程组的两族解析解，并证实了离子速度面与磁面的分离有利于等离子体约束。
Four-fifths laws in electron and Hall magnetohydrodynamic fluids: Energy, Magnetic helicity and Generalized helicity
该研究聚焦电子与霍尔磁流体系统，借鉴Eyink纵向结构函数及经典MHD方程的最新成果，推导出能量、磁螺旋度和广义螺旋度对应的五分之四型守恒量定律。
An in-depth numerical study of exact laws for compressible Hall magnetohydrodynamic turbulence
近年来，可压缩磁流体动力学（MHD）和霍尔磁流体动力学（CHMHD）湍流的各种精确定律被推导出来。除了它们的基本理论兴趣之外，这些定律通常用于估计航天器观测的能量耗散率，以解决各种相关问题，例如，到太阳风（SW）和磁层等离子体的加热。在这里，我们使用各种$1024^3$直接数值模拟（DNS）数据的自由衰减等温CHMHD湍流获得的GHOST代码（地球物理高阶套件湍流）来分析两个最近导出的精确的法律。模拟结果反映了不同的初始马赫数和背景磁场强度。分析表明，在惯性范围内的两个法律的等效性和相关的霍尔效应的强度的级联率在亚离子尺度的幅度。当以其一般形式（即，不限于惯性范围），讨论了关于定态假设的有效性或模拟中强迫的缺乏的一些微妙之处。我们发现，湍流的自由衰减性质引起了从大尺度强迫向存在一个尺度相关的能量库的级联或耗散加油的转变。精确定律的简化形式（在惯性范围内有效）最终成立，即使平稳性假设没有得到充分验证。
Multi-region relaxed Hall magnetohydrodynamics with flow
最近的多区域弛豫磁流体动力学（MRxMHD）的公式已经推广了著名的Woltjer-Taylor状态，通过将一组“理想障碍”，防止全球松弛，和流动。本文将MRxMHD推广到包含霍尔效应（MRxHMHD），从而得到了著名的双Beltrami态的部分弛豫对应态。引入霍尔项所产生的物理和数学后果也被提出。我们表明，我们的结果（在理想的MHD极限）构成了一个重要的子集的理想MHD平衡，我们比较我们的方法对其他变分原理提出的部分松弛状态。
Local cascade and dissipation in incompressible Hall magnetohydrodynamic turbulence: the Coarse-Graining approach
推导了不可压霍尔磁流体动力学（HMHD）湍流的粗粒化（CG）方程，研究了{ \it局部（空间）}能量级联率随滤波尺度$\ell$的变化.首先对CG方程进行空间平均，得到平均叶栅速率的解析表达式。它的应用程序的三维（3D）模拟（弱可压缩）HMHD显示级联率的平均耗散率在模拟中的值一致，并与经典的估计的基础上的“三阶”法律。此外，我们开发了一个各向异性版本的CG，使我们能够研究沿不同方向的级联率的大小相对于平均磁场。它的实施与中等背景磁场的数值数据显示沿磁场比在垂直平面较弱的级联，而各向同性级联恢复的情况下的背景场。当考虑{ \it局部空间}能量转移时，进一步揭示了CG方法的强度，理论上和数值上显示出在给定位置$\bm{x}$匹配，当在相邻区域局部平均时，（准）局部耗散。展望了利用这种新的模型来研究航天器数据中的局部耗散。
Structure and evolution of magnetohydrodynamic solitary waves with Hall and finite Larmor radius effects
在一维霍尔磁流体动力学模型和双绝热等离子体压力模型的框架下研究了非线性低频孤立波。这些局部化结构的组织相对于周围的磁场$θ$和传播速度$C$的传播角度进行了讨论。在$θ-C$平面中有三种类型的区域，它们对应于孤立波不存在、以分支形式组织或具有连续谱的区域。后两种情况下，严格证明了波的存在，有效的数值方法，并用于定位许多波，包括明亮和黑暗的结构。其中一些属于参数域的孤立波没有发现在以前的作品。的结构的稳定性进行了研究，首先进行线性分析的背景等离子体状态，第二通过数值模拟。他们表明，一些波的核心可以是强大的，但在分析中考虑的参数，尾部是不稳定的。等离子体压力的演化方程的双绝热模型的替代出现抑制在某些情况下的不稳定性，并允许在长时间的孤波的传播。
Hall effect on the joint cascades of magnetic energy and helicity in helical magnetohydrodynamic turbulence
本文通过直接数值模拟和Ulysses观测数据，揭示了螺旋磁流体湍流中霍尔效应通过诱导交叉螺旋度抑制逆级联，从而促进大尺度磁能与螺旋度积累的新机制。
Current-sheet formation in incompressible electron magnetohydrodynamics
在理想不可压缩电子磁流体力学框架下，用哈密顿方法研究了轴对称和螺旋形冻结涡旋结构的非线性动力学。为了描述从一个光滑的初始磁场的电流片形成，本地和非本地的非线性近似的介绍和部分分析，是以前已知的精确可解的本地模型忽略电子惯性的推广。最后，估计预测有限时间奇点形成的一类流体动力学模型之间的局部模型和欧拉流体动力学。
Collisionless Reconnection in Magnetohydrodynamic and Kinetic Turbulence
最近有人提出（Loureiro & Boldyrev 2017; Mallet et et al. 2017），磁流体动力学（MHD）湍流中的惯性间隔在小尺度下不是由类似Kolmogorov的耗散区域终止，而是由撕裂不稳定性介导的新的亚惯性间隔终止。然而，许多天体物理等离子体几乎是无碰撞的，因此MHD近似不适用于小尺度的湍流。在这封信中，我们提出了扩展的理论的重联介导的湍流等离子体是如此弱的碰撞，发生在湍流涡旋的重联是由电子惯性，而不是电阻率。我们发现，重连介导的湍流的过渡尺度取决于等离子体β和等离子体湍流模型的假设。然而，在分析的所有情况下，在重新连接介导的间隔中的能谱范围从$E(k)dk\propto k^{-8/3}dk$到$E(k)dk\propto k^{-3}dk$。
Can Hall Magnetohydrodynamics explain plasma turbulence at sub-ion scales?
本文采用二维霍尔磁流体力学（HMHD）和混合粒子模拟（HPIC）方法研究了等离子体湍流的性质。我们发现，HMHD模拟表现出的光谱特性，在大多数情况下，与HPIC模拟和太阳风观测的结果一致。磁涨落的能谱在MHD尺度下呈双幂律分布，其谱指数为$-5/3$，在动力学尺度下为$-3$，而速度涨落的谱指数在MHD尺度下为$-3/2$。MHD和动力学尺度之间的突破发生在相同的规模在两个模拟。在MHD范围内，总能量和剩余能量谱的斜率满足快速阿尔文发电机平衡。湍流级联的发展同时具有在大涡旋之间形成的薄电流片中发生的磁重联事件的特征。统计分析表明，重联是定性相同的，快速的HMHD和HPIC模式，其特点是逆重联率远小于特征大涡非线性时间。这种一致性还延伸到其他统计特性，比如磁场的峰度。此外，观察到的直接能量转移从大涡的小的子离子尺度触发的磁重联，进一步支持存在的重联介导的湍流制度在动力学尺度。我们的结论是霍尔-MHD流体描述捕获在很大程度上的大MHD尺度和子离子尺度之间的湍流级联的过渡。
A least Action principle for visco-resistive Hall Magnetohydrodynamic with metriplectic reformulation
该研究针对粘滞电阻霍尔磁流体动力学提出新变分公式，先建立理想HMHD的变分原理，再通过约束变分添加粘滞与电阻项，并基于李-泊松括号和度量4括号完成度量辛重构。
Intermittency in Hall-magnetohydrodynamics with a strong guide field
本文详细研究了具有外部引导场的可压缩霍尔磁流体动力学湍流的速度和磁场波动的不稳定性。为了数值求解方程，使用了一个简化的模型，当存在强引导场时有效。在模拟中考虑离子趋肤深度的不同值。分析所得到的数据，计算垂直于引导场的几个方向上的场增量，以及建筑结构函数和概率密度函数。在磁流体力学极限下，我们恢复了通常的结果，磁场比速度场更间歇。在霍尔效应的存在下，在小于离子趋肤深度的尺度上的场波动显示出在接近单分形标度的情况下的不连续性水平的大幅降低。
Influence of the Hall effect and electron inertia in collisionless magnetic reconnection
在完全双流体MHD框架下研究了霍尔电流和电子惯性在无碰撞磁重联中的作用。在小于电子惯性长度的空间尺度上，磁场线的拓扑变化完全由于电子惯性而成为可能。假设平稳条件下，我们推导出一个理论缩放的重连率，这是简单的霍尔参数成正比。使用伪谱码没有耗散效应，我们的数值结果证实了这种理论标度。特别是，对于一系列不同的霍尔参数值，我们的数值计算结果表明，电流片的宽度是独立的霍尔参数，而其厚度的顺序的电子惯性范围，从而证实了稳态重联率是成比例的霍尔参数。
In-situ observation of Hall Magnetohydrodynamic Cascade in Space Plasma
我们提出的湍流能量级联率的估计，来自霍尔MHD三阶定律。计算了霍尔项和磁流体项对能流的贡献。我们使用MMS数据积累的磁鞘和太阳风，并与以前建立的模拟结果进行比较。我们发现，在观察中，MHD的贡献是占主导地位的惯性尺度，在模拟中，但霍尔项变得显着的观测在更大的尺度比在模拟中。可能的原因提供了这种意想不到的结果。
Modification of magnetohydrodynamic waves by the relativistic Hall effect
通过推导相对论霍尔磁流体动力学（HMHD）的线性色散关系，研究表明相对论霍尔效应显著改变了波的传播特性。而在非相对论HMHD中，快磁声波的相速度和群速度随着霍尔效应的增大而变得各向异性，相对论霍尔效应给各向异性带来了上界。具有强霍尔效应的Alfveén波群速度也变得比非相对论情况下的各向异性小。此外，阿尔文和快波的群速度表面在与周围磁场接近垂直的方向上合并成一个单一的表面。同样值得注意的是，相对论HMHD的特征标度长度取决于离子温度、磁场强度和密度，而非相对论HMHD标度长度，即，离子趋肤深度仅取决于密度。修正后的特征标度长度随着离子温度的增加而增加，随着磁场强度的增加而减小。
The magnetohydrodynamic description of Earth's ionosphere
电磁波在部分电离层中的传播对磁层-电离层耦合起着重要的作用。例如，电离层可以支持非常低频率的阿尔芬波，其可以由体流体惯性（主要是由于下部和中部E区域中的中性粒子）与磁场的变形之间的平衡引起。等离子体中性碰撞动量交换促进了磁应力（由离子直接感受到）向中性粒子的转移。因此，在低频（相对于中性离子碰撞频率）极限下，穿过电离层的波可以以非常小的阻尼传播。在等离子体惯性极限消失时，由于中性惯性加载在磁力线上，可以激发波，因此波可以具有很长的波长，并且可以容易地耦合到磁层。这些波的频率低于几赫兹。
Differential-geometrical approach to the dynamics of dissipationless incompressible Hall magnetohydrodynamics I: Lagrangian mechanics on semidirect product of two volume preserving diffeomorphisms and conservation laws
利用拉格朗日力学，在两个保体积同形群的半直积上，建立了无耗散不可压缩霍尔磁流体动力学（HMHD）介质的动力学方程。在$\mathbb{T}^3$或$E^3$的情况下，Galtier（S. Galtier 2006 J. Plasma Phys.72 721-769）给出了诸如李代数的结构常数、运动运动方程和守恒定律的基本公式和方程的非常简单的表达式。四个常数的运动，其中三个是独立的，自然来自广义Elsasser变量表示的运动方程的HMHD系统：总等离子体能量，磁螺旋度，混合螺旋度，和修改后的交叉螺旋度。
Exact law for homogeneous compressible Hall magnetohydrodynamics turbulence
在不作各向同性假设的情况下，推导了三维均匀可压缩等温霍尔磁流体力学（CHMHD）湍流的精确定律。霍尔电流示出引入新的通量和源项，其作用在小尺度（可比或小于离子趋肤深度）以显著影响湍流动力学。新的法律提供了一个准确的手段来估计第一次的能量级联率在一个广泛的范围内的尺度覆盖的MHD惯性范围和亚离子色散范围的三维数值模拟和{ \it原位}航天器观测可压缩湍流。这项工作是特别相关的天体物理流动，其中小规模的密度波动不能被忽略，如太阳风，行星磁层和星际介质（ISM）。
Statistical anisotropy of magnetohydrodynamic turbulence
采用高阶两点统计方法对有、无平均磁场时的衰减和受迫磁流体动力学（MHD）湍流进行了直接数值模拟。即使在整体各向同性的情况下，湍流也表现出相对于局部磁场方向的统计各向异性。一个平均磁场减少了平行场的动态，而在垂直方向上观察到一个逐渐过渡到二维MHD湍流与$k^{-3/2}$惯性范围缩放的垂直能谱。基于对数-泊松方法，$ζ_p=p/g^2 +1 -(1/g)^{p/g}$，一个不确定性模型，能够描述所观察到的结构功能缩放。
Energy cascade rate measured in a collisionless space plasma with MMS data and compressible Hall magnetohydrodynamic turbulence theory
利用磁层多尺度（MMS）航天器观测数据和最近导出的{ \it可压缩} Hall MHD湍流的精确定律，首次完整地估算了地球磁鞘中磁流体动力学（MHD）和亚离子尺度下的可压缩能量级联率$|\varepsilon_\text{C}|$.采用多航天器技术计算速度梯度和磁场梯度，然后计算出所有的关联函数。结果表明，当密度涨落相对较小时，$|\varepsilon_\text{C}|$在MHD尺度下与不可压缩类似物$|\varepsilon_\text{I}|$很好地一致，但在亚离子尺度下比$|\varepsilon_\text{I}|$大得多。对于较大的密度波动，在每个尺度上，$|\varepsilon_\text{C}|$都大于$|\varepsilon_\text{I}|$，并且其值显着高于较小的密度波动。我们的研究还表明，对于小的和大的密度波动，非通量项始终保持相对于通量项可以忽略不计，并且在亚离子尺度下对$|\varepsilon_\text{C}|$的主要贡献来自可压缩的霍尔通量。
On triple correlations in isotropic electron magnetohydrodynamic turbulence
研究了三维各向同性电子磁流体动力学湍流中相关特性的演化。在惯性范围内，得到了涨落磁场各分量的纵向和横向两点三重关联与磁螺旋度和能量耗散率之间的普适精确关系。
Multidimensional Hall magnetohydrodynamics with isotropic or anisotropic thermal pressure: numerical scheme and its validation using solitary waves
本文提出了一个霍尔磁流体动力学（HMHD）近似下一维、二维和三维等离子体动力学模拟的数值求解器。我们考虑各向同性和各向异性的热压力的情况下，使用一般的gyrotropic近似。考虑了显式能量守恒方程和一般多变状态方程。数值格式采用二阶Runge-Kutta时间推进和Kurganov-Tadmor格式，并采用van Leer通量限制器对通量进行近似。一个通量插值约束输运方法被用来保持螺线管磁场的模拟。实施的代码验证使用几个测试问题，以前在文献中描述。此外，我们提出了一种新的验证方法HMHD代码的基础上孤立波，提供了一种可能性的定量严格的测试，在非线性（大振幅）制度作为标准测试的扩展，使用小振幅哨声波。定量测试的准确性和性能的实现代码显示所提出的方法的保真度。
Magnetohydrodynamics in graphene: shear and Hall viscosities
粘性现象是狄拉克费米子在足够高的温度下在干净的石墨烯中表现出的流体动力学流动的标志。本文基于动力学理论，结合重整化群，对任意掺杂水平和非量子化磁场下石墨烯的电子剪切和霍尔粘度进行了定量计算.在电荷中性，霍尔粘度消失，而依赖于场的剪切粘度衰减从零场值饱和到一个非零值，在经典强场。远离电荷中性，场依赖的粘性系数往往同意半经典的预期。
Supertransient Magnetohydrodynamic Turbulence in Keplerian Shear Flows: The role of the Hall Effect
空间和天体物理等离子体经常出现在差动旋转状态，在这种状态下，磁场的存在会导致磁旋转不稳定性，直接导致吸积盘中的湍流角动量输运等重要现象。在没有外加磁场的情况下，非线性发电机是发生这种传输机制所必需的。在原行星盘中，存在高密度和极低温度的区域，这是霍尔效应发挥作用的两个必要条件，影响发电机和相关湍流的发展。在这项工作中，我们进行了本地磁流体动力学（MHD）模拟研究过渡到弱湍流的开普勒剪切流与霍尔效应。的霍尔效应导致系统的长寿湍流瞬变的衰减时间遵循指数依赖于磁雷诺数和霍尔参数。
Asymptotic-preserving semi-implicit finite volume scheme for Extended Magnetohydrodynamics
针对扩展磁流体动力学方程，提出一种半隐式有限体积格式，通过松弛系统重构和算子分裂，在理想、电阻和霍尔磁流体动力学极限下均能保持精确性，并实现自适应网格细化。
The inadequacy of a magnetohydrodynamic approach to the Biermann Battery
当电子压力梯度产生的电场具有旋度时，比尔曼电池可以在等离子体中产生磁场。当电子分布函数偏离麦克斯韦分布函数时，Biermann电池的常用磁流体动力学（MHD）模型失效。利用与惯性约束聚变有关的激光-等离子体相互作用的MHD和动力学模拟，我们已经表明，这种畸变可以使产生比尔曼的电场减少约50%。更重要的是，在MHD治疗中使用通量限制器来处理非麦克斯韦电子分布对电子热输运的影响，导致对产生比尔曼的电场的完全非物理预测，从而导致对所产生的磁场的错误预测。
Von Karman-Howarth equation for Hall magnetohydrodynamics: Hybrid simulations
本文重新推导了均匀不可压Hall-MHD湍流的动力学矢量方程和类似于不可压MHD的三阶关联张量的精确标度律，并应用于二维等离子体湍流的混合模拟结果。在大（MHD）尺度的模拟表现出明确的惯性范围内的MHD动态法律是有效的。在亚离子范围内的级联继续通过霍尔项，但在不可压缩的霍尔MHD方程的框架中推导出的动力学定律仅在低等离子体β模拟。对于较高的β等离子体，级联速率在亚离子范围内降低，并且随着等离子体β的增加，变化变得更加明显。叶栅通量的这种中断可以归因于非热（动力学）特征或动力学方程中不包括在Hall-MHD不可压缩近似中的其他项。
Hall-MHD in driven turbulence FLASH simulations
本研究在FLASH代码中实现Hall-MHD，对比有无霍尔项时的涨落发电机，发现霍尔项使发电机饱和磁能更低、小尺度磁场结构更少，霍尔项类似增强的湍流扩散率。
Fundamental units of triadic interactions in Hall magnetohydrodynamic turbulence: how far can we go?
本文系统研究Hall MHD湍流的三元相互作用单元，提出模特定转移并刻画Hall转移在不同相互作用中的基结构及其非唯一性。
Spectral transfer and Kármán-Howarth-Monin equations for compressible Hall magnetohydrodynamics
我们推导了两种新形式的衰减可压缩霍尔磁流体动力学（MHD）湍流的Kármán-Howarth-Monin方程。我们测试他们的弱可压缩，二维，中等雷诺数霍尔MHD模拟的结果，并比较它们与各向同性频谱传输（ST）方程。由于边界条件的周期性，KHM和ST方程在整个模拟过程中自动满足，并具有互补的累积行为。它们在这里被用来分析湍流的开始及其充分发展时的性质。这些方法给出了等价的结果表征：在大尺度上的动能+磁能的衰减，MHD和霍尔跨尺度能量传递/级联，压力膨胀和耗散。当磁流体效应使能量接近离子惯性范围时，出现霍尔级联，并与重联电流片的形成有关。在稍后的时间，压力膨胀能量交换率在零附近振荡，当在其振荡的一段时间内平均时，对跨尺度能量转移没有净影响。一个减少的一维分析表明，所有这三种方法可能是有用的估计能量级联率从现场观测。
扫码添加微信好友，提出您的宝贵建议 👇
💡 备注请填写：网站反馈
发表机构由 AI 从论文文本抽取，如发现错误，欢迎反馈修正建议。