Nonlinear shear-current dynamo and magnetic helicity transport in sheared turbulence
本文讨论了具有平均速度剪切的非螺旋均匀湍流中由于剪切流效应引起的非线性平均场发电机。考虑了磁螺旋度作为动力学非线性的输运。剪切电流效应与平均电动势中的${\bf W} {\bf \times} {\bf J}$项有关，其中${\bf W}$是由大尺度剪切运动引起的平均涡度，${\bf J}$是平均电流。这种效应导致在具有大流体动力学和磁雷诺数的湍流中产生大尺度磁场。由于剪切流效应的发电机作用取决于背景湍流的相关时间$τ(k)$的空间标度，其中$k$是波数。对于Kolmogorov标度，$τ(k) \propto k^{-2/3}$，发电机不稳定性发生，而当$τ(k) \propto k^{-2}$（小流体动力和磁雷诺数）时，在剪切非螺旋湍流中没有发电机作用。在发电机作用的非线性阶段，磁螺旋度通量强烈影响磁场动力学。考虑剪切电流效应的非线性平均场发电机方程的数值解表明，当磁螺旋度通量不小时，平均磁场的饱和水平是由湍流动能决定的均分场的量级。具有大尺度速度剪切的湍流是天体物理中的一个普遍现象，其结果对于阐明剪切湍流中大尺度磁场的起源具有重要意义。
2006-09-10 astro-ph
Numerical experiments on dynamo action in sheared and rotating turbulence
对细长剪切盒中的强迫湍流进行了数值模拟，以证明非螺旋湍流与线性剪切结合可以产生平均场发电机。在大于湍流外尺度的尺度上，磁场呈指数增长，在剪切率S的两个数量级范围内，磁场的增长率与剪切率γ ~ S成正比，磁场的特征空间尺度为l_b ~ S^（-1/2）。其效果相当普遍：Yousef等人2008年（PRL 100，184501）对非旋转情况的早期结果被扩展到具有开普勒旋转的剪切盒;它还表明，剪切发电机机制在波动发电机的阈值以下和以上都起作用。剪切发电机效应的明显的一般性质使其成为一个有吸引力的研究对象，以了解天体物理系统中磁场的产生。
2008-08-25 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
Subcritical dynamos in shear flows
确定在差速旋转流中产生磁场和湍流的一般物理机制，对于理解吸积盘和恒星等天体物理物体的动力学至关重要。本文讨论了亚临界发电机作用的概念，并以非旋转壁面剪切流中非线性过渡到湍流的过程为例，讨论了亚临界发电机作用的流体动力学模拟。为了说明这一想法，我们描述了一些最近的结果，非线性流体动力学过渡到湍流和非线性发电机作用在旋转剪切流有关的问题，湍流角动量输运的吸积盘。我们认为，这个概念是非常通用的，应该适用于许多天体物理问题，涉及剪切流和非轴对称不稳定性的剪切诱导轴对称环形速度或磁场，如开尔文-亥姆霍兹，磁旋转，泰勒或全球磁剪切不稳定性。根据最近的几个数值结果，我们最后建议，类似于一个标准的线性不稳定性，亚临界MHD发电机过程中的高雷诺数剪切流可以作为一个大规模的驱动机制的湍流，反过来又会产生一个独立的小规模发电机。
2008-05-09 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
Magnetic diffusivity tensor and dynamo effects in rotating and shearing turbulence
湍流磁扩散率张量的旋转或剪切的存在下确定。这个问题是解决是否从剪切电流效应的发电机行动可以解释大规模的磁场生成与剪切模拟中发现。为此目的，一组演化方程的响应施加的测试领域解决了湍流和平均运动计算的动量和连续性方程。相应的电动势的结果被用来计算湍流输运系数。的湍流磁扩散系数张量的对角分量被发现是非常接近在一起，但它们的值略有增加，增加剪切和减少，增加旋转速率。在剪切的存在下，湍流磁扩散张量的两个非对角分量的符号是相同的，相反的剪切的符号。这意味着，从剪切电流效应发电机行动是不可能的，也许除了高磁雷诺数。然而，即使平均值没有alpha效应，alpha张量的分量也会在零附近显示高斯波动。这些波动足够强，可以驱动一个非相干的α-剪切发电机。非相干剪切流效应，另一方面，被发现是次显性的。
2008-02-28 astro-ph
Large-scale dynamos in turbulent convection with shear
目的：利用三维数值模拟方法研究了水平剪切作用下的可压缩穿透对流的发电机作用和大尺度磁场的产生。研究方法：我们考虑的情况下，在没有剪切和旋转的情况下，磁雷诺数是边际或适度超临界相对于小规模发电机的行动。通过比较具有开放和封闭边界的磁场的结果，研究了磁螺旋度通量的影响。结果如下：没有剪切，即使系统中存在α效应（旋转和分层）所需的成分，也找不到大规模的发电机。如果边界是开放的，当加入均匀的水平剪切时，就会产生大尺度的磁场。在这种情况下，平均磁场包含总磁场的重要部分。对于那些运行的磁雷诺数是在60和250之间，小规模的发电机预计将被激发，但场分布被发现是类似的情况下，较小的磁雷诺数的小规模发电机不被激发。在封闭的（完美的导电）边界的情况下，磁螺旋度通量被抑制，没有大规模的fields.Similarly，穷人的大规模领域的发展被认为是当垂直剪切与周期性的边界条件相结合，在水平方向上。然而，如果在x方向上使用开放（正常场）边界条件，则会产生大尺度场。这些结果支持的概念，剪切不仅有助于产生的领域，但它也起着至关重要的作用，在驱动磁螺旋度通量的系统沿等值线的剪切，从而使有效的发电机行动。
2008-10-06 astro-ph
The dual role of shear in large-scale dynamos
剪切通过沿常剪切等值线的磁通量来减少小尺度的磁螺旋度，从而减轻灾难性猝灭。发电机效应的淬灭程度取决于湍流磁扩散率的淬灭值。早先的估计可能会受到无力退化的贝尔特拉米场，现在证实了剪切流，这种退化被解除。对于一个发电机是饱和的均分附近的磁场强度，这些估计结果在5倍的磁扩散率减少的磁雷诺数的基础上的波数的能量携带的漩涡是从2增加到600。最后，强调了剪切在磁旋转不稳定性驱动湍流和大尺度场中的作用。提出了新的模拟，并证实了极向场和环向场之间的3 π/4相移。有人建议，这种相移可能是一个有用的诊断工具，在识别平均场发电机行动模拟和区分这从其他情况下调用磁浮力作为一种手段来解释迁移远离中平面。
2008-08-07 astro-ph
Flux-dominated solar dynamo model with a thin shear layer
通量主导的太阳发电机模型已被证明能再现大尺度太阳磁循环的主要特征，然而，使用类似太阳的差分旋转剖面意味着在高纬度形成强的环形磁场，而在高纬度没有观测到这种磁场。在这项工作中，我们调用的假设，一个薄的宽度速跃层，以限制高纬度的环形磁场的过冲层以下的一个小区域，从而避免其影响的Babcock-Leighton型发电机过程。我们的研究结果有利于发电机内运行的对流区与速跃层，基本上作为一个存储区域时，它与过冲层重合。
2007-10-31 astro-ph
Do mean-field dynamos in nonrotating turbulent shear-flows exist?
本文考虑了具有强迫湍流的流体中的平面剪切流动。如果流体是导电的，那么即使没有基本旋转也会产生平均电动势（EMF），并且磁扩散率变成高度各向异性张量。它检查是否在这种情况下，自激的大规模磁场是可能的（所谓的WxJ-发电机）和答案是否定的。计算显示的交叉流分量的电动势垂直于平均电流具有错误的符号，至少对于小磁普朗特数。在我们的结果之后，磁普兰特数大约为1的数值模拟只有有限的意义，因为扩散率张量对普兰特数的依赖性相当强。另一方面，如果湍流场在垂直方向上是分层的，则产生发电机活性α效应。在简单剪切流中，这种自激的临界磁雷诺数略高于10，就像在现有的液态钠或镓发电机实验中使用的其他流动模式一样，但要复杂得多。
2006-04-18 astro-ph
Nonhelical turbulent dynamos: shocks and shear
本文讨论了可压缩跨音速湍流中的小尺度湍流发电机作用。结果表明，磁雷诺数的临界值显示出双峰行为，并从一个典型的值为35小马赫数到80左右较大的马赫数的变化。这两个政权之间的过渡相对剧烈。直接模拟，然后与模拟中的冲击被捕获使用的冲击粘度，变得大的地方有冲击。在剪切的存在下，它表明，大规模的发电机行动是可能的。
2005-01-03 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
Sheared helical turbulence and the helicity constraint in large-scale dynamos
研究了剪切对螺旋湍流中大尺度磁场增长的影响。所产生的大尺度磁场也是螺旋形的，并且在小尺度场饱和之后，在缓慢的电阻时间尺度上继续演变。这是磁螺旋度守恒的结果。由于剪切，达到等强度大尺度场所需的时间尺度与所得环向大尺度场与极向大尺度场的比率成比例地缩短。
2000-12-11 astro-ph
Electromotive Force and Large-Scale Magnetic Dynamo in a Turbulent Flow with a Mean Shear
本文研究了剪切大尺度运动对导电流体非旋转湍流中平均电动势的影响。结果表明，在均匀无发散的湍流中，α效应不存在，而在非旋转湍流中，由于新的“剪切电流”效应，即使在外加平均速度剪切的情况下，也能产生平均磁场.在具有平均剪切的非旋转湍流中发现了与平均磁场的梯度张量的对称部分有关的对电动势的贡献（卡帕效应）。卡帕效应和湍流磁扩散降低了平均磁场的增长率。结果表明，当背景湍流（无平均速度切变）的能谱指数小于2时，可以产生平均磁场。采用Orszag三阶闭合法和随机微分法研究了剪切电流效应。天体物理的应用所获得的结果进行了讨论。
2003-01-05 astro-ph
Large-Scale Magnetic-Field Generation by Randomly Forced Shearing Waves
在低Rm和弱剪切的分析易处理的极限下，提出了一个由导电流体的随机非螺旋强迫运动与线性剪切相结合产生大尺度磁场的严格理论。发电机是运动的，并且是由于净（体积平均）电动势的波动。这是一个最小的概念验证准线性计算，旨在把剪切发电机，一个新的效果，最近发现的数值实验，在坚实的理论基础。数值观察到的最快增长模式的波数和增长率的缩放，以前不理解，解析推导。该模型的简单性表明，剪切发电机行动可能是剪切磁流体动力学湍流的一般属性。
2011-08-29 astro-ph
Nonlinear theory of a "shear-current" effect and mean-field magnetic dynamos
本文发展了非旋转、非螺旋均匀湍流中平均速度剪切流效应的非线性理论。“剪切电流”效应与平均电动势中的$\bar{\bf W} {\bf \times} \bar{\bf J}$项相关，即使在非旋转和非螺旋均匀湍流中也会导致平均磁场的产生（其中$\bar{\bf W}$是平均涡度，$\bar{\bf J}$是平均电流）。结果表明，非线性“剪切电流”效应不发生猝灭，而非线性$α$效应、非线性湍流磁扩散等效应发生猝灭。在平均磁场的非线性增长过程中，“剪切电流”效应只在平均磁场的某一值$\bar{\bf B}_\ast$处改变其符号。幅度$\bar{\bf B}_\ast$确定饱和平均磁场的水平，该水平小于均分场。结果表明，由于小尺度发电机产生的背景磁场起伏增强了“剪切电流”效应，并降低了幅度$\bar{\bf B}_\ast$。当背景磁涨落的能级大于湍流动能的1/3时，对于任意指数的速度涨落能谱，由于“剪切电流”效应，可以产生平均磁场。
2004-08-14 astro-ph
Dynamo quenching due to shear flow
本文提出了三维磁流体力学中的发电机（$α$效应）和动量输运理论。对于第一次，我们表明，即使在没有磁场的情况下，$α$效应是严重减少的剪切。$α$效应被远低于均分的磁场进一步抑制（具有大尺度流），其具有取决于剪切和磁场的相对强度的不同标度。剪切和磁场均能显著降低湍流粘度，且均为正值。这些结果表明，剪切和磁场的发电机淬火和动量输运减少的关键作用，具有重要的影响，实验室和天体物理等离子体，特别是太阳的动力学。
2008-02-01 astro-ph physics.flu-dyn
On Self-Sustained Dynamo Cycles in Accretion Discs
已知在净磁通量为零或非零的剪切盒中存在MHD湍流。然而，湍流在零净通量情况下的生存方式不能用线性理论来解释，而是作为纯粹的数值结果出现。目的：我们寻找一个非线性机制，能够解释的持续性MHD湍流剪切盒与零净磁通量，并可能导致大规模的发电机行动。方法：谱非线性模拟的磁旋转不稳定性表现出大规模的轴对称磁场，保持了几个轨道。利用模拟结果和非齐次线性方法研究了该场的产生过程。结果如下：湍流持续在零净通量剪切盒的机制被证明是有关的存在一个大规模的方位场，生存几个轨道。特别是，它表明，剪切盒中的MHD湍流可以被看作是一个发电机过程耦合到一个magnetorotational-type的不稳定性。
2008-07-10 astro-ph
Shear-current effect in a turbulent convection with a large-scale shear
本文研究了具有大尺度常剪切的非旋转均匀湍流对流中的剪切流效应。大尺度速度切变引起湍流对流的各向异性，产生沿原始平均磁场的平均电动势$\bec{\cal E}^{(W)} \propto {\bf W} {\bf \times} {\bf J}$和平均电流，其中${\bf W}$是由于切变引起的背景平均涡度，${\bf J}$是平均电流。这导致即使在非旋转和非螺旋均匀剪切湍流对流中也存在大尺度发电机，从而$α$效应消失。结果表明，湍流对流促进了剪切流发电机的不稳定性，即，热通量对剪切电流效应产生积极的贡献。然而，即使在湍流对流中，如果湍流相关时间的空间标度为$τ(k) \propto k^{-2}$，其中$k$是小尺度波数，则由于小流体动力学和磁雷诺数的剪切流效应，也没有发电机作用。
2007-02-24 astro-ph
Turbulent dynamos with shear and fractional helicity
采用直接数值模拟方法研究了螺旋强迫湍流和大尺度剪切作用下的动力学行为。所产生的磁场显示出传播波状行为。这种行为可以用αΩ发电机来模拟。在大多数情况下，产生超均分场。通过改变湍流的螺旋度的分数，调节经由螺旋度效应（对应于α效应）的极向场的再生。在数值模型中的磁场的饱和水平是一致的线性依赖的小规模和大规模的字段的分数螺旋的比率，预测由一个简单的非线性平均场模型。作为磁雷诺数（Rm）的基础上的波数的携带能量的涡流从1增加到180，大规模的领域的周期频率被发现减少约6倍的情况下，湍流是完全螺旋形的。这是解释的湍流磁扩散率，这被发现是只有弱依赖于Rm。
2009-07-29 astro-ph
New mechanism of generation of large-scale magnetic field in a sheared turbulent plasma
综述了近年来关于剪切湍流等离子体中产生大尺度磁场的新机制的研究进展。这种机制与剪切电流效应有关，剪切电流效应与平均电动势中的W x J项有关。即使在非旋转和非螺旋均匀剪切湍流对流中，这种效应也会导致大尺度磁场的产生，从而α效应消失。结果表明，湍流对流促进了剪切流发电机的不稳定性，即，热通量对剪切电流效应产生积极的贡献。然而，即使在湍流对流中，如果湍流相关时间的空间标度为k^{-2}（其中k是小尺度波数），则对于小的流体动力学和磁雷诺数，也没有由于剪切流效应而产生的发电机作用。我们还讨论了由于剪切电流效应引起的非线性平均场发电机，并将磁螺旋度的输运作为动力学非线性考虑在内。在发电机作用的非线性阶段，磁螺旋度通量强烈地影响磁场动力学。当磁螺度通量不小时，平均磁场的饱和水平是由湍流动能决定的均分场的量级。所得结果对于阐明天体物理和宇宙剪切湍流等离子体中大尺度磁场的起源具有重要意义。
2007-10-21 astro-ph
The galactic dynamo effect due to Parker-shearing instability of magnetic flux tubes. I. General formalism and the linear approximation
本文研究了Hanasz & Lesch 1993提出的星系发电机效应是由磁通量管的Parker不稳定性引起的观点。除了前一种方法，我们考虑更一般的物理条件，在本文中，通过纳入宇宙射线和微分力，由于轴对称的微分旋转和密度波以及。本文在细磁通管近似和拉格朗日描述下，提出了细长磁通量管动力学理论。这是Spruit（1981）对太阳磁通量管所得到的形式在银河系条件下的应用。对银盘中磁通量管的帕克剪切不稳定性进行了线性稳定性分析，并计算了发电机系数。我们提出了一些新的影响，这是非常必要的宇宙学和当代银河系磁场的演变。首先，我们证明了在宇宙射线存在的情况下，在弱磁场的极限下，很强的发电机$α$效应是可能的。第二，我们表明，轴对称的微分旋转和线性密度波的差动力导致的$α$ -效应，基本上是放大的星系臂和关闭的臂间区域。此外，我们预测一个不均匀的磁场在螺旋臂和良好的排列在臂间区域。Beck和Hoernes（1996）最近的观测结果很好地证实了这些性质
1997-11-23 astro-ph
Discussion of the Electromotive Force Terms in the Model of Parker-unstable Galactic Disks with Cosmic Rays and Shear
我们分析了电动势（EMF）的条款和基本假设的线性和非线性发电机理论在我们的三维（3D）数值模型的帕克不稳定性与宇宙射线和剪切的星系盘。我们还应用由非线性发电机理论（Blackman & Field 2002和Kleeorin et al. 2003）获得的EMF的众所周知的处方来检查从他们的处方重建的EMF是否对应于直接从我们的数值模型获得的EMF。我们表明，我们建模的电动势是完全非线性的，它是不可能的，因为没有满足尺度分离的条件，应用任何考虑的非线性发电机近似。
2007-10-17 astro-ph
A self-sustaining nonlinear dynamo process in Keplerian shear flows
在Keplerian区域的旋转平面Couette流中识别了一个三维非线性发电机过程。它类似于非旋转剪切流中的流体动力学自持过程，并且依赖于环形磁场的磁旋转不稳定性。稳定的非线性解决方案的数值计算范围很广的磁雷诺数，但仅限于低雷诺数。这个过程对于解释开普勒吸积盘中相干场和湍流运动的维持可能是重要的，因为所有的基本成分都存在于其中。
2007-05-19 astro-ph physics.flu-dyn
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
A galaxy dynamo by supernova-driven interstellar turbulence
超新星是驱动星际等离子体湍流的主要能量来源。直到最近，它们对盘状星系中磁场放大的影响仍然是一个猜测的问题。通过对超新星驱动的湍流的自洽模拟，我们发现在数亿年的时间尺度上，平均磁场呈指数放大。所观察到的快速发电机的鲁棒性检查在不同的磁雷诺数，我们发现持续发电机行动在中等Rm。这表明，该机制可能确实与真正的ISM有关。通过被动示踪场的检测，我们推断SNe产生的湍流α效应与准线性理论的预测是一致的。为了为全局平均场模型奠定基础，我们的目标是探索发电机张量相对于我们模拟的关键参数的缩放。在这里，我们给第一个帐户的变化与超新星的速度。
2008-12-21 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
On the turbulent sources of the solar dynamo
我们重新审视太阳发电机可能的动荡来源。通过对轴对称平均场发电机模型的研究，我们发现大尺度极向磁场不仅可以由著名的α效应产生，还可以由Omega x J效应和剪切电流效应产生。这些额外的湍流源的列入澄清了太阳平均场发电机模型的几个已知的问题。
2008-12-08 astro-ph
Large-scale dynamos in rigidly rotating turbulent convection
通过对旋转可压缩对流的三维数值模拟，研究了无剪切的刚性旋转湍流对流中大尺度发电机的存在性。我们证明，旋转的笛卡尔域中的对流可以驱动一个大规模的发电机，即使在没有剪切。在饱和状态下，大尺度场占总场的很大一部分。模拟结果进行了比较与一维平均场发电机模型，其中湍流传输系数，使用测试场法确定。在早期的研究中，没有大规模发电机作用的原因是由于旋转太慢：而α效应可以改变符号，其大小保持近似恒定的旋转函数，湍流扩散率随着旋转的增加而单调下降。只有当旋转足够快时，才能激发大型发电机。一维平均场模型与发电机系数从测试场结果预测相当不错的直接模拟中的发电机激励。这一结果进一步验证了测试场的程序，并加强了解释，所观察到的发电机是由湍流α效应。这一结果证明了自然强迫下α效应和α ^2发电机的存在。
2009-07-29 astro-ph
Alpha effect and turbulent diffusion from convection
目的：研究描述湍流对流中大尺度磁场演化的湍流输运系数。研究方法：我们使用的测试场方法与三维数值模拟的湍流对流与剪切和旋转计算湍流输运系数描述的大尺度磁场的演变在运动学制度的平均场论。一维平均场模型与推导出的湍流输运系数进行比较，直接模拟。结果：α效应随着旋转的增加而单调增加。湍流扩散系数eta_t与湍流垂直速度的平方成正比。而eta_t的减少近似成反比的场的波数，α效应和湍流泵浦表现出更复杂的行为。在存在剪切和无旋转的情况下，诱导了小的α效应，其似乎不显示作为剪切的函数的任何一致的趋势。如果剪切足够大，这个小的α能够激发平均场模型中的发电机。负责驱动剪切电流效应的系数显示了几个符号的变化作为深度的函数，但也能够有助于发电机行动的平均场模型。在这些情况下的增长率远低于直接模拟表明，一个不相干的α-剪切发电机也可能在他们的行动。如果旋转和剪切都存在，α效应更加明显。剪切流和Omega x J效应的组合也比仅剪切的情况下更强，但低于α-剪切发电机。直接模拟的结果是一致的平均场模型，其中所有这些影响都考虑到，而不需要调用非相干效应。
2009-07-29 astro-ph
Direct simulations of a supernova-driven galactic dynamo
众所周知，超新星是驱动星际介质中湍流的主要能源。然而，它们对螺旋星系中磁场放大的影响仍然知之甚少。以前的分析模型，基于孤立的，非相互作用的超新星遗迹的演变，预测一个主导的垂直泵送，使发电机行动不太可能。在目前的工作中，我们解决的问题，垂直运输，这被认为是抑制发电机行动在银河系的背景下的关键过程。我们的目标是证明超新星驱动是一个强大的机制，以放大银河系磁场。我们进行直接的数值模拟的框架内的电阻磁流体力学。我们的星际介质的本地箱模型包括光学薄辐射冷却，外部引力势，和背景剪切。平均场模型的发电机系数是通过被动测试场测量的。我们的模拟表明，超新星驱动的湍流与剪切导致指数放大的平均磁场。我们发现湍流泵是指向内部的，并大致由银河风平衡。
2008-06-12 astro-ph
Three-Dimensional Relativistic MHD Simulations of the Kelvin-Helmholtz Instability: Magnetic Field Amplification by a Turbulent Dynamo
相对论外流（包括伽马射线暴（GRB）和活动星系核（AGN））的磁场强度比天真地预期的要大几个数量级。我们提出了三维相对论磁流体力学（MHD）模拟演示放大和饱和的磁场的宏观湍流发电机触发的开尔文-亥姆霍兹剪切不稳定性。我们发现，由于不稳定性的非线性发展导致的湍流速度场的场线的拉伸和折叠，电磁能量的快速增长。利用伽玛暴内震和余辉晚期的相关条件，我们得到了电磁能部分对$ε_B \sim 5 \times 10^{-3}$的放大。该值在剪切消散后缓慢衰减，并且似乎在很大程度上与初始场强无关。发电机运行所需的条件是存在速度剪切和一些种子磁化，这两者都是常见的。我们还发现，湍流动能频谱的情况下研究服从Kolmogorov的5/3定律，电磁能谱基本上是平坦的，在小尺度的电磁能量的大部分。
2009-01-05 astro-ph
Search for non-helical disc dynamos in simulations
非螺旋大尺度发电机行动的可能性进行了研究，使用三维模拟的全球吸积盘，以及理想化的本地模拟没有旋转，只有剪切。特别强调的是被放置在一定的涡度和方位角速度梯度之间的相关性，已被预测为驱动大规模发电机行动，独立的动力螺旋度的存在或不存在。在全球光盘模拟两种类型的行为被发现：那些不显示这种类型的速度相关性和那些不。前者通常也是电阻率较大的情况。后者显示出基于通常螺旋效应的发电机作用的典型迹象。在没有旋转和剪切的理想化模拟中，发现上述相关性特别强。在这两种情况下，正如预期的那样，有一个系统的磁通量的磁螺旋通过中平面。然而，很少的螺旋度通量离开域通过顶部和底部边界。理想化的模拟表明，这个系统的流量大部分来自旋转分量的螺旋度流量，并没有贡献其散度。
2001-06-29 astro-ph
Three-Dimensional Simulations of Solar and Stellar Dynamos: The Influence of a Tachocline
本文综述了滞弹性球谐程序（ASH）在模拟全球尺度对流和发电机过程方面的最新进展。特别是，我们最近实现了第一个全球尺度的太阳对流模拟，表现出湍流泵的磁通量到一个模拟速跃层和随后的组织和放大的旋转剪切的环向场结构。速跃层的存在不仅促进了平均环向通量的产生，而且还增强和稳定了整个对流区的平均极向场，促进了偶极结构，极性反转频率较低。由具有速跃层和过冲区域的对流发电机产生的磁场总体上也是螺旋形的，在南北半球的符号相反。环形速斜场几乎没有表现出磁浮力不稳定性，但可能正在经历磁剪切不稳定性。
2008-11-19 astro-ph
Differential rotation of stretched and twisted thick magnetic flux tube dynamos in Riemannian spaces
将大半径圆环与球的拓扑映射应用于拉伸和扭曲的极厚磁通量管的黎曼几何，得到球发电机，求解沿管磁轴作微分（非均匀）旋转的磁通量管的磁流体动力学（MHD）自感方程.还计算了对剪切的约束。结果表明，当采用对流气旋发电机假设时，旋转是恒定的，并得到一个固体旋转体。通常，环向场是从极向磁场中获得的，这些场可以用微分旋转$Ω(r,θ(s))$表示。在非气旋发电机的情况下，弗伦内坐标系中的扭转是根据发电机常数计算的。还计算了通量管剪切$\frac{\partial}{{\partial}r}Ω$。无扭管的情况下，被证明是微不足道的意义上说，不支持任何发电机的行动。这种情况与考林反发电机定理是一致的，因为在无扭的情况下，管成为轴对称的，而引用的定理排除了这一点。我们还表明，它是一致的Zeldovich antidynamo定理排除平面发电机。例如，地球自转差的知识允许人们限制通量管轴的曲率和扭转，反之亦然，拓扑学的知识允许我们推断恒星和行星的自转差和其他物理参数。
2007-06-19 astro-ph
The mean electro-motive force, current- and cross-helicity under the influence of rotation, magnetic field and shear
在平均场磁流体力学框架和$τ$近似下，研究了旋转分层磁流体湍流中的平均电动势。计算了大尺度磁场、全球自转和大尺度剪切流对MEMF的不同部分（如$α$效应、湍流扩散、湍流输运等）的影响。以明确的形式。同时考虑了小尺度发电机产生的螺旋磁涨落的影响。本文导出了控制电流螺旋度演化的方程。结果表明，分层介质中的差异旋转和磁场涨落的共同作用可以解释电流螺旋度的产生、维持和重新分布。所得到的结果的影响，天体物理发电机被认为是。
2007-01-22 astro-ph
Isolated vs. Common Envelope Dynamos in Planetary Nebula Progenitors
磁场的起源、演化和在原行星状星云和行星状星云（PNe、PNe）的产生和形成中的作用是一个积极研究的课题。大多数PNe和PPNe都是轴对称的，其中许多表现出高度准直的外流，但是，重要的是要了解这种结构是否可以由孤立的恒星产生，或者需要存在一个双星伴星。为此，我们研究了一个动态的，大规模的α-欧米茄接口发电机运行在3.0 M_sun渐近巨星分支星（AGB）在一个孤立的设置和一个低质量的同伴是嵌入在信封内。场对剪切的反作用被包括在内，并且差分旋转和旋转通过湍流耗散和坡印亭通量被消耗。对于孤立的恒星，必须补充剪切力，以充分维持发电机。此外，我们调查的能量要求，对流必须满足完成这一类比太阳。对于共同的信封的情况下，一个强大的发电机的结果，在广泛的条件下解开信封。可能出现两种性质不同的爆炸类型：（i）磁主导，可能导致准直双极流出和（ii）热诱导的湍流耗散，可能导致准球形流出。一系列的模型提出了各种同伴群众。
2006-10-02 astro-ph
Helioseismic data inclusion in solar dynamo models
运动发电机模型中的一个重要组成部分是太阳对流区内的速度场。特别是，差分旋转现在很好地限制了日震观测。日震学还为我们提供了近地层中纬向环流随深度变化的信息。然而，在太阳能发电机模型中使用的典型的速度输入，继续是一个分析适合所观察到的差分旋转和理论上构建的双曲气流剖面，只匹配在表面的峰值流速。在这里，我们采取现实的日震数据同化的第一步，通过提出的方法来构建差分旋转和纬向环流剖面，更紧密地符合目前可用的观测约束。我们还提出了模拟驱动的同化旋转和四个似是而非的配置文件的内部纬向环流-所有这些都符合日震推断近地表深度依赖性，但其幅度是不同的。我们讨论了如何与那些纯粹的分析适合驱动的结果进行比较。我们的结果表明，在太阳对流区的大部分旋转的纬向剪切起着更重要的作用，比速跃层或表面径向剪切，在环向场的诱导。我们还发现，它是赤道逆流的速度在对流区的底部的对流，而不是多远到辐射内部渗透，主要决定发电机周期。鉴于改进的日震约束，预计将在未来，我们的分析奠定了基础，这些数据内发电机模型同化。
2009-06-29 astro-ph
On magnetic instabilities and dynamo action in stellar radiation zones
我们研究了在辐射区产生的磁流体动力学不稳定性的差异旋转的恒星，在其中的化石起源的极向场被剪切成一个环向场。我们集中在非轴对称的不稳定性，影响在旋转的恒星，这是首先由Pitts和Tayler在非耗散极限研究的环形磁场。据Spruit说，它也可以驱动发电机。Pitts & Tayler不稳定性在我们的模拟中明显存在，其显著的m=1依赖于方位角。但迄今为止所用的解析处理过于简化，不能应用于实际恒星情况。虽然不稳定性产生的场达到了与平均极向场相当的能量，但该场似乎不受不稳定性的影响：它经历欧姆下降，并且既不被不稳定性侵蚀也不被再生。环向场是通过剪切极向场而产生的，它从差动旋转中汲取能量。小尺度运动表现为阿尔芬波，它们引起的涡扩散系数可以忽略不计，对角动量的净输运贡献不大。在我们的模拟中，我们没有观察到发电机作用的迹象，无论是平均场还是波动类型，直到磁雷诺数为10^5。然而，只要作用在极向场上的差动旋转能够产生足够强度的环向场，Pitts & Tayler不稳定性就持续存在。
2007-07-23 astro-ph
The effect of a meridional flow on Parker's interface dynamo
帕克的接口发电机是广义的情况下，当一个均匀的流动存在于高扩散率（上）层的横向方向（即垂直于下层的剪切流）。这可能是一个现实的第一次代表的情况下，靠近底部的太阳对流区，强烈的亚绝热分层的速跃层（较低层的接口发电机）强加了一个强大的上限的速度上的任何对流。分别给出了扩散系数对比度为零和扩散系数对比度为无穷大时本征值问题的解析解。不像平凡的情况下，一个均匀的系统中，反向的发电机波的传播的能力，在界面发电机的双曲流强烈减少。特别是，在限制的高扩散率的对比度相关的太阳能的情况下，它被发现，一个现实的振幅的对流不能扭转的发电机波的传播方向。这个结果的太阳发电机问题的影响进行了讨论。
2004-04-30 astro-ph
On the Connection between Mean Field Dynamo Theory and Flux Tubes
平均场发电机理论处理的是各种平均量，并不能直接阐明通量管的存在问题。然而，我们可以通过将额外的论据与从太阳发电机解决方案中获得的见解相结合，得出关于太阳内部通量管的重要结论。太阳的极向磁场为10 G量级，而对流区底部的环形磁场估计为100，000 G。简单的数量级估计表明，速跃层中的剪切不足以将10 G的平均径向场拉伸成100，000 G的平均环向场。我们认为，太阳的极场必须得到集中到间歇性的通量管之前，它是平流速跃层。我们估计这些通量管的强度和填充因子。在速度跃层中的剪切拉伸，预计将在对流区底部产生高度间歇性的磁配置。正如Nandy和Choudhuri（2002）最近提出的那样，对流区底部的纬向流应该能够将这种间歇性的磁场带到赤道。当从对流区底部的通量管上升到预先存在的极向场在表面上的区域，我们指出，它拿起一个扭曲根据当前的螺旋在太阳表面的观测。
2002-11-27 astro-ph
How does the shape and thickness of the tachocline affect the distribution of the toroidal magnetic fields in the solar dynamo?
通量主导的太阳发电机模型，这已被证明是相当成功的再现大规模的太阳磁周期的观测功能，通常产生不适当的纬向分布的环形磁场，显示在极地地区的径向剪切具有最大幅度的大幅度的领域。采用运动学太阳发电机模型，我们在这里探索的贡献，径向和纬向剪切产生的环形磁场通过改变形状和厚度的太阳速跃层。我们还探讨了对流区的扩散系数分布的影响。我们发现，在产生环向场放大时，纬向分量总是占主导地位。这些结果对所采用的扩散系数分布非常敏感，特别是在内对流区。在纬度60度上，对于不同的速跃层宽度值，环向场与对流层扩散率的关系图表明，在扩散层的限制范围内，当速跃层宽度d_1> 0.08Ro时，或当d_1<0.02时，在适当的太阳能范围内，几乎任何eta_c值，这些场主要被消除。对于d_1=0.04Ro-0.06Ro的中间值，强环向场应该在蝶形图中的高纬度处存在，因此这些值是不合适的。
2006-10-24 astro-ph
Dynamos and Chemical Mixing in Evolved Stars
在低质量的红巨星分支（RGB）和渐近巨星分支（AGB）恒星中，异常混合必须将氢燃烧壳层附近的物质输送到对流包层。最近，有人提出，浮力磁通量管可以提供必要的传输速率（Busso等人，2007年）。这些场被假定为起源于恒星内部运行的发电机。在这里，我们展示了AGB星的包络中的$α-Ω$发电机需要什么来维持这些字段。差分旋转和旋转通过湍流耗散和坡印亭通量流失，因此，如果剪切可以通过对流补充，那么大规模的环向场强度的$\left<B_ϕ\right>\simeq3\times10^4$ G可以维持在对流区的底部。
2007-12-14 astro-ph
Generation of Magnetic Field by Combined Action of Turbulence and Shear
在细长剪切盒中数值研究了非螺旋湍流中叠加线性剪切的平均场发电机的可行性。发现磁场在远大于湍流外尺度的尺度上呈指数增长，其特征尺度为l_B ~ S^{-1/2}，增长率为γ ~ S，其中S为剪切率。这种新发现的剪切发电机效应可能代表了一个非常通用的机制，产生大规模的磁场在广泛的一类天体物理系统的空间相干平均流量。
2008-05-06 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Time scales separation for dynamo action
天体发电机作用的研究通常涉及两个时间尺度：慢扩散时间尺度和快平流时间尺度。我们调查的可能性场放大的中间时间尺度与时间相关的调制的流量。我们考虑一个简单的稳定的配置，发电机的行动是没有实现。我们研究了随时间变化的扰动流的效果。我们表明，一些消失的低频扰动可以产生指数增长的磁场上的典型时间尺度的振荡。发电机机制依赖于这里的参数不稳定性与瞬态放大剪切流。自然发电机的后果进行了讨论。
2008-04-02 astro-ph physics.class-ph physics.flu-dyn
Quasi-geostrophic kinematic dynamos at low magnetic Prandtl number
快速旋转的球形运动发电机的计算使用相结合的准地转（QG）模型的速度场和一个经典的频谱三维代码的磁场。一方面，QG流是在赤道平面上计算的，对应于由差动旋转产生的地转内部剪切层的Rossby波不稳定性。另一方面，感应方程是在沿旋转轴的QG流的延续之后在全球中计算的。微分旋转和Rossby波传播是发电机过程的关键成分，可以用$αΩ$发电机来解释。考虑到准地转的速度场，以增加其时间和空间分辨率，使我们能够展示数值发电机具有非常低的埃克曼（快速旋转）和普朗特数（液态金属），这是渐近相关的模型行星核心发电机。
2004-10-19 astro-ph physics.class-ph physics.geo-ph
