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arXiv 0905.15632009-05-11astro-ph.SR

二维湍流磁对流中的非线性级联

Nonlinear cascades in two-dimensional turbulent magnetoconvection

Dan Škandera, Wolf-Christian Müller

备注：: 4 pages, 4 figures, accepted for publication in PRL
DOI：: 10.1103/PhysRevLett.102.224501

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摘要：

在磁流体动力学（MHD）Boussinesq近似的框架下，通过直接数值模拟（DNS）研究了二维导电流体湍流对流中的谱输运动力学。该系统执行准振荡两个不同的制度之间的小尺度湍流：一个占主导地位的非线性MHD相互作用，其他浮力。本文首次报道了湍流态的自激变化。该过程由理想不变交叉螺旋度$H^\mathrm{C}=\int_S \mathrm{d}S \mathbf{v}\cdot\mathbf{b}$控制。观测结果解释的相互作用的对流驱动与非线性频谱传输的总MHD能量和交叉螺旋度。

英文摘要：

The dynamics of spectral transport in two-dimensional turbulent convection of electrically conducting fluids is studied by means of direct numerical simulations (DNS) in the frame of the magnetohydrodynamic (MHD) Boussinesq approximation. The system performs quasi-oscillations between two different regimes of small-scale turbulence: one dominated by nonlinear MHD interactions, the other governed by buoyancy forces. The self-excited change of turbulent states is reported here for the first time. The process is controlled by the ideal invariant cross-helicity, $H^\mathrm{C}=\int_S \mathrm{d}S \mathbf{v}\cdot\mathbf{b}$. The observations are explained by the interplay of convective driving with the nonlinear spectral transfer of total MHD energy and cross-helicity.

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