首页/论文/0801.1637

arXiv 0801.16372008-01-10astro-ph

阈值附近的磁转动不稳定性：时空振幅方程和饱和

The magneto-rotational instability near threshold: spatio-temporal amplitude equation and saturation

O. Regev

备注：: To appear in conference proceedings 'European Astronomical Society Publications series', EDP Sciences
DOI：: 10.1051/eas/0938018

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

摘要英文摘要相关论文

摘要：

通过微扰弱非线性分析，我们证明了薄间隙中磁Taylor-Couette（mTC）流的轴对称磁旋转不稳定性（MRI），在很小的磁Prandtl数（P_m）下，产生一个关于扰动振幅的实Ginzburg-Landau方程。发现饱和振幅A_s在此范围内与P^δ成比例，其中1/2<δ<2/3（取决于所采用的边界条件）。渐近结果表明，遵守通过使用频谱代码进行的数值计算。这表明，当P_m << 1时，由于非线性发展的MRI引起的输运可能非常小。

英文摘要：

We show, by means of a perturbative weakly nonlinear analysis, that the axisymmetric magneto-rotational instability (MRI) in a magnetic Taylor-Couette (mTC) flow in a thin-gap gives rise, for very small magnetic Prandtl numbers (P_m), to a real Ginzburg-Landau equation for the disturbance amplitude. The saturation amplitude A_s is found to scale in this regime as P^δ, with 1/2<δ<2/3 (depending on the boundary conditions adopted). The asymptotic results are shown to comply with numerical calculations performed by using a spectral code. They suggest that the transport due to the nonlinearly developed MRI may be vanishingly small for P_m << 1.

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。

阅读原文

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

本文内容

摘要英文摘要相关论文

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

相关论文

薄间隙Taylor-Couette装置中阈值附近磁旋转不稳定性的非线性饱和

On the nonlinear saturation of the magnetorotational instability near threshold in a thin-gap Taylor-Couette setup

本文研究了薄间隙泰勒-库埃特位形中粘性、电阻性、不可压缩流体的轴对称磁旋转不稳定性（MRI）的阈值附近的饱和现象。采用垂直磁场、开普勒剪切和无滑移、导电的径向边界条件。弱非线性理论导致一个真正的金兹伯格-朗道方程的扰动振幅，像在我们以前的理想化分析。对于小的磁普朗特数（P \ll 1），饱和振幅标度为P^{2/3}，而角动量输运的大小标度为P^{4/3}。与以前的标度（分别为~P^{1/2}和P）的差异归因于径向边界层的出现。远离这些，稳态非线性饱和是通过适度减少失稳剪切来实现的。这些结果将有助于理解MRI实验室实验和相关的数值模拟。

2007-07-01astro-ph

吸积盘中MHD Turbulence对Angular Momentum的输运：磁旋转不稳定性饱和水平的气压依赖性

Angular Momentum Transport by MHD Turbulence in Accretion Disks: Gas Pressure Dependence of the Saturation Level of the Magnetorotational Instability

利用三维MHD模拟研究了磁旋转不稳定性（MRI）的饱和程度。采用剪切盒近似，忽略重力的垂直分量，使磁共振成像的演变是在一个小的局部磁盘的一部分。我们专注于依赖的饱和水平的压力的气体压力，这是一个关键的假设，在标准的α盘模型。从我们的数值实验中发现，有一个弱的幂律关系之间的饱和水平的麦克斯韦应力和气体压力的非线性制度，气体压力越高，更大的应力。虽然幂律指数略有依赖于初始场的几何形状，应力和气体压力之间的关系是独立的初始场强，并不受欧姆耗散，如果磁雷诺数至少为10。在绝热计算中，压力随时间增加，而在近等温计算中，压力随时间变化很小，这种关系是相同的。我们的数值结果是定性一致的想法，即MRI的饱和度是由MRI的增长和通过重连的场耗散之间的平衡决定的。然而，压力-应力关系的定量解释可能需要在非稳态磁重联的理论理解方面取得进展。

2003-12-18astro-ph

磁旋转不稳定性的饱和和热化：循环沟道流和重联

Saturation and Thermalization of the Magnetorotational Instability: Recurrent Channel Flows and Reconnections

利用三维电阻MHD模拟研究了磁旋转不稳定性的非线性演化和饱和机制。一个局部剪切盒用于我们的数值分析和模拟开始与一个纯粹的垂直磁场。我们发现，磁应力在非线性阶段的MRI是强烈的波动。的时间演化表明，准周期复发的尖峰形状的变化通常为几个轨道，对应于快速放大的磁场由非线性增长的双通道的解决方案，然后通过磁重联衰减。剪切箱系统总能量的增长率与系统中的体积平均转矩有解析关系。我们发现，在饱和状态下，系统的这种能量增益与主要由于焦耳加热引起的热能的增加相平衡。尖峰形状的时间演化是由垂直场穿过的磁盘中的MRI的非线性演化的一般特征，并且如果有效磁雷诺数大于约1，则可以看出。

2001-10-05astro-ph

三维磁热不稳定性的饱和

Saturation of the Magnetothermal Instability in Three Dimensions

在稀薄的天体物理等离子体中，热传导主要沿着磁场线，因此具有高度的各向异性。因此，通常的对流稳定性判据由熵条件修改为温度条件。对于小磁场或小波数，在温度和压力梯度指向相同方向的任何大气中都会发生不稳定性。我们把由此产生的对流不稳定性称为磁热不稳定性（MTI）。我们提出了完全三维模拟的MTI，并表明，饱和的结果在大气中具有不同的垂直结构，取决于边界条件。当允许不稳定层边界处的温度变化时，温度梯度松弛，直到不稳定区域几乎等温。当不稳定区域的边界处的温度固定时，由于浮力运动，磁场重新定向为几乎垂直的几何形状。这种情况下表现出更强烈的湍流。在这两种情况下，所得的饱和热通量几乎是纯各向同性传导时预期值的一半。MTI的作用导致动力学过程，该动力学过程导致垂直于磁场的初始方向的显著传输。在这两种情况下产生的磁对流放大了磁场，直到它几乎与持续的亚音速湍流均分。这些结果是相关的理解测量的温度分布的星系团的星系团内的介质，以及辐射效率低下的吸积流的结构。

2006-12-07astro-ph

霍尔项对磁旋转不稳定性非线性演化的影响：II。饱和水平和临界磁Reynolds Number

The Effect of the Hall Term on the Nonlinear Evolution of the Magnetorotational Instability: II. Saturation Level and Critical Magnetic Reynolds Number

利用局域三维MHD模拟和不同的初始磁场结构，研究了弱电离吸积盘中磁旋转不稳定性（MRI）的非线性演化，包括Hall项和欧姆耗散的影响.当磁雷诺数Re_M \equiv v_A^2 / ηΩ（其中v_A是阿尔芬速度，η是磁扩散率，Ω是角频率）最初大于临界值Re_{M, crit}时，MRI演变成MHD湍流，其中角动量通过麦克斯韦应力有效地传输。然而，如果Re_M < Re_{M, crit}，则欧姆耗散抑制MRI，并且应力减小几个数量级。临界值在1 - 30的范围内，取决于初始字段配置。霍尔效应并不改变临界磁雷诺数很多，但提高了几个因素的麦克斯韦应力的饱和水平。我们证明了磁共振成像的饱和度可用v_{Az} ^2 / ηΩ来表征，其中v_{Az}是沿场的垂直分量的非线性区域中的阿尔芬速度。湍流和显著输运的条件由v_{Az} ^2/ ηΩ \gtrsim 1给出，该临界值与磁场的强度和几何形状或霍尔项的大小无关。如果吸积盘中的磁场强度可以通过观测来估计，并且磁雷诺数v_A^2 / ηΩ大于30，这将意味着磁共振成像在吸积盘中工作。

2002-05-22astro-ph

曲率漂移不稳定性对饱和过程的动力反馈

Dynamical feedback of the curvature drift instability on its saturation process

本文研究了脉冲星磁层的重构，并对导致磁层内磁场线扭曲的曲率漂移不稳定性进行了研究。研究了等离子体动力学对CDI饱和过程的影响。基于欧拉方程、连续性方程和诱导方程，我们推导了CDI的增量，并分析了参数激励漂移模式。本文对脉冲星磁层重建的动力学进行了解析研究。我们表明，有一个参数激发的旋转能量泵过程中的漂移模式的可能性。这是由产生的磁场的一个环形分量表示的，该分量将场线转换成这样的配置，其中等离子体粒子不经历任何力。在这个阶段，不稳定性过程饱和，并且环形分量对磁场线的进一步放大被暂停。

2009-08-07astro-ph

更多相关论文收起更多论文

湍流发电机增长和饱和的现象学

Phenomenology of turbulent dynamo growth and saturation

本文采用磁流体动力学湍流的非局域壳模型，数值研究了低磁普朗特数和高磁普朗特数（$Pm$）下的湍流发电机作用。在运动学制度和沿发电机饱和的方式获得的结果被理解的基础上的本地（$Pm\ll 1$）或非本地（$Pm\gg 1$）性质的能量转移的现象学方法。在这两种情况下，磁能都以小规模增长，并以逆"级联“的方式饱和。

2007-11-08astro-ph

普林斯顿MRI实验中磁旋转不稳定性的数值研究

Numerical Study of the Magnetorotational Instability in Princeton MRI Experiment

在准备的磁旋转不稳定性（MRI）在液体金属的实验研究，我们提出了非理想的轴对称磁流体动力学模拟的非线性演化的MRI在实验几何。模拟采用完全绝缘的边界条件。在气缸处施加无滑动条件。观察到明显的线性相，线性生长速率降低。MRI结果在中平面附近的流入“射流”，并增强饱和时的角动量传输。

2008-08-22astro-ph

核塌缩超新星爆炸中的磁旋转不稳定性

The Magnetorotational Instability in Core Collapse Supernova Explosions

我们调查的磁旋转不稳定性（MRI）的背景下，铁芯崩溃的行动。在相同的特征时间内，磁场在旋转时间尺度上的指数增长将主导磁力线“缠绕”的线性增长过程。我们研究了各种初始旋转状态，与固体旋转或旋转速度的梯度，对应于文献中的模型。一个相对适中的初始旋转值，周期约为10 s，将产生一个非常快速的旋转PNS，因此相对于下落物质的差异旋转很强。我们假设球壳的角动量守恒。结果进行了讨论的两个例子的饱和字段，基准字段，对应于阿尔芬速度=旋转速度和一个字段，对应于最大增长模式的MRI。铁核的适度初始旋转速度导致亚开普勒旋转和亚均分磁场，但仍然产生大量的MHD光度和环向应力：10^{15} - 10^{16} G量级的饱和场在反弹后的300毫秒内发展，相关的MHD光度约为10^{52} erg/s。由这种磁流体动力驱动的双极流可以影响甚至导致与核心坍缩超新星相关的爆炸。

2002-12-05astro-ph

非均匀介质中磁流体力学波的非共振非线性耦合

Non-resonant nonlinear coupling of magnetohydrodynamic waves in inhomogeneous media

本文提出了Alfven波增强产生可压缩波动的一种新机制。数值模拟了有限温度一维非均匀等离子体中阿尔芬波相位混合的强非线性区域。结果表明，介质的非均匀性决定了磁声波的非线性激发效率。可压缩波动的水平被发现是较高的（高达两个因素）在非均匀区域。产生的磁声波的振幅可以达到源阿尔芬波振幅的30%，并且该值实际上与阿尔芬波振幅和阿尔芬速度分布的陡度无关。等离子体中可压缩扰动的最高振幅约为0.5。饱和抑制了可压缩波动振幅的进一步增长。

2001-10-22astro-ph

平行和反平行磁场下Kelvin-Helmholtz不稳定性的增长和饱和

Growth and saturation of the Kelvin-Helmholtz instability with parallel and anti-parallel magnetic fields

研究了二维可压缩磁流体力学中剪切流位形界面处的Kelvin-Helmholtz不稳定性。数值研究了不稳定性的线性增长和随后的非线性饱和。我们考虑一个初始磁场与剪切流对齐，并分析的情况下，初始场是单向无处不在（均匀的情况下），并在该领域的变化之间的差异在接口（反向情况下）。我们恢复和扩展已知的结果，纯流体动力学和MHD的情况下，与非线性饱和的依赖性的波数，声音马赫数，和Alfvenic马赫数的MHD的情况下的讨论。一个反向的字段的作用，以不稳定的线性相位的Kelvin-Helmholtz不稳定性相比，纯流体动力学的情况下，而均匀的字段抑制其增长。在电阻性MHD中，重连事件几乎立即加速了全球等离子体循环的建立。它们在进一步的非线性演化中也起着重要的作用，因为初始电流片被涡流放大，并且可能变得不稳定，从而形成磁岛。因此，饱和行为和密度和磁场的总体演变对于均匀场与反向场的情况是显著不同的。

1999-01-13astro-ph

电阻率对吸积盘磁转动不稳定性非线性阶段的影响

The Effect of Resistivity on the Nonlinear Stage of the Magnetorotational Instability in Accretion Disks

我们提出了一个非零欧姆电阻率的磁旋转不稳定性（MRI）的非线性演化的三维磁流体动力学模拟。饱和态的性质取决于初始磁场的位形。在具有初始均匀垂直场的模拟中，MRI能够通过轴对称径向通道解决方案的准周期性生成而不是通过各向异性湍流的维持来支持角动量传输，即使对于大的非线性。零净通量的模拟表明，角动量输运和饱和后的磁能的幅度显着减少有限的电阻率，即使在线性模式只受到轻微影响的水平。这发生在磁雷诺数预计在低，冷态的矮新星，这些结果表明，有限的电阻率可能占低和高的角动量输运率推断这些系统。

2000-01-10astro-ph