Statistical properties of magnetic structures and energy dissipation during turbulent reconnection in the Earth's magnetotail
我们提出了第一个统计研究的磁结构和相关的能量耗散在一个单一的湍流磁重联期间观察到的，通过使用\textit{in-situ}测量的磁层多尺度任务在地球的磁尾2017年7月26日。通过识别磁场中的双极特征来选择结构，并通过检查电流密度和等离子体流动的自动算法将其分类为等离子体团或电流片。等离子体团的大小形成从亚电子到离子尺度的衰减指数分布。大量的电流片的存在是一致的物理图片的动态生产和合并的等离子体团在湍流重联。磁结构是经由平行于局部磁场的电场的显著能量耗散的位置，而经由垂直电场的耗散在结构外部占主导地位。大量的能量也从粒子返回到场。
2020-09-23 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Sudden viscous dissipation of compressing turbulence
如果压缩比湍流涡旋的粘性耗散时间快，则湍流等离子体的压缩可以放大湍流动能。一个突然的粘性耗散机制被证明，从而这种放大的湍流动能迅速转换为热能，提出了一个新的范例快速点火惯性聚变。
2016-02-23 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Mediation of Collisionless Turbulent Dissipation Through Cyclotron Resonance
本研究基于太阳风观测发现离子回旋波是大尺度电磁涨落耗散的主要途径，并提出由交叉螺旋度控制的“螺旋度势垒”机制，解释无碰撞等离子体加热路径差异。
2023-06-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic-Scale Topological Structures Associated with Energy Dissipation in the Turbulent Reconnection Outflow
本文利用 MMS 任务高分辨率数据，应用局部流线拓扑分类方法研究地球磁尾湍流重联出流中动力学尺度磁场拓扑结构，发现 O 型拓扑结构在能量耗散中起更重要作用。
2023-11-25 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Dimensionless Measures of Turbulent Magnetohydrodynamic Dissipation Rates
磁雷诺数R_M被定义为特征尺度和相关流速的乘积除以微物理磁扩散率。对于层流，R_M也近似于总磁能方程中对流项与耗散项的比值，但对于湍流，后者的比值取决于能谱，在稳态时接近1。为了推广到任意谱的流，我们定义了一个有效磁耗散数，R_{M,e}，作为总磁能方程中平流项与微物理耗散项的比值，将全谱尺度，任意磁普朗特数，以及磁谱和动力学谱的不同内外尺度对结合起来。如所预期的，对于大的参数范围R_{M,e} \sim {0}（1）<< R_M。我们还区分了R_{M,e}和{ \tilde R}_{M，e}，其中后者是当湍流扩散率被明确地施加为封闭时平均磁场方程的有效磁雷诺数。即使R_M>>1，R_{M,e}和{ \tilde R}_{M，e}也接近1，这突出表明，正如在流体动力学湍流中一样，湍流中大尺度结构通过叶栅的能量耗散可能比层流中大尺度结构的耗散快得多。这说明，能量耗散率的磁重联是快得多的湍流，和微物理重联率相比，层流。
2008-03-18 astro-ph physics.plasm-ph
Energy Dissipation in Turbulent Reconnection
我们研究的压力-应变相互作用的性质，在重联网站，由美国宇航局的磁层多尺度（MMS）任务检测。我们采用的数据从一系列已发表的案例研究，包括一个大规模的重联事件在磁层顶，三个小规模的重联事件在磁鞘电流片，最近发现的电子只重联的一个例子。在所有情况下，我们发现，压力应变显示转换成（或从）内能在重联网站的签名。电子加热速率大于离子加热速率，在所有考虑的情况下，压缩加热都占主导地位。在重联区，热能转换率的大小与电磁能转换率的大小接近。虽然在大多数情况下，压力-应变相互作用表明粒子内能增加，但在一种情况下，内能减少。这些观察结果表明，压力-应变相互作用可以作为一个独立的措施的能量转换和动力学在重联区域，特别是独立的措施的基础上的电磁功。最后，我们探讨了一个选定的重联网站在湍流粒子细胞（PIC）模拟，进一步支持观测结果。
2021-11-04 physics.plasm-ph physics.space-ph
Modeling turbulent energy behavior and sudden viscous dissipation in compressing plasma turbulence
我们提出了一个简单的模型，亚音速等离子体湍流的湍流动能行为进行各向同性三维压缩，如可能存在于各种惯性约束聚变实验或天体物理设置。等离子体粘度取决于温度和电离状态，对于这两种情况，许多可能的压缩定标是可能的。例如，在绝热压缩中，温度缩放为$1/L^2$，其中$L$为线性压缩比，但是如果考虑了热能损失机制，则温度缩放可能较弱。因此，粘度对压缩具有宽范围的净依赖性。这里提出的模型，没有参数的变化，同意以及数值模拟的范围内，这些依赖关系。该模型允许在压缩等离子体中的热能和湍流能之间的注入能量的分配的预测。
2018-02-19 physics.plasm-ph
The role of field correlations on turbulent dissipation
非线性现象和湍流是我们理解和模拟流体和等离子体动力学的核心，但在许多情况下，它们仍然无法解析。然而，最近已经取得了进展，展示了丰富的现象，这是几年前有点意想不到的，如双恒定通量级联的同一不变的大尺度和小尺度，或存在的非高斯翼在大尺度领域，流体和等离子体。在这里，我将集中在直接测量的耗散的大小和湍流等离子体中的不稳定性的评估使用精确的法律源于不变性原则，并涉及速度和磁场的互相关张量。我将通过标度定律，以及现有实验、观测和数值模拟的数据分析来说明这些观点。最后，我还将简要地探讨几种建模策略的有效性和使用的可能影响。出现，等离子体物理和受控聚变，2023年。
2023-01-09 physics.plasm-ph
Compressing turbulence and sudden viscous dissipation with compression-dependent ionization state
通过快速3D压缩放大的湍流等离子体流可以在持续压缩下突然消散。这种效应依赖于血浆粘度对温度的敏感性，$μ\sim T^{5/2}$。等离子体粘度对等离子体电离状态也很敏感。我们表明，突然耗散现象时，等离子体电离状态在压缩过程中增加，可以防止，并证明了制度的净粘度依赖于压缩，突然耗散是有保证的。此外，它示出，相比没有电离的情况下，在压缩过程中的电离与较大的增加湍流能量，并可以使增长和减少湍流能量之间的差异。
2016-10-27 physics.plasm-ph
Magnetic Dissipation of Near-Wall Turbulent Coherent Structures in Magnetohydrodynamic Pipe Flows
利用外部静态磁场使壁面有界湍流再层化是低磁雷诺数下导电流体物理学中的一个众所周知的现象。尽管关于这个问题的文献很多，但还不完全清楚哈特曼（$M$）和雷诺数的什么组合必须用于预测无磁扰动的上游湍流供给的通道或管流中的层流-湍流转捩。依赖于标准的唯象方法与混合长度和结构的概念，我们提出，$M/R_τ$，其中$R_τ$是摩擦雷诺数，是适当的控制参数再层化，一个建议，找到了很好的支持，从现有的实验数据。
2020-04-08 physics.app-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The Fundamental Parameters of Astrophysical Plasma Turbulence and its Dissipation: Nonrelativistic Limit
该研究引入无量纲等离子体与湍流参数，将10个通用参数缩减至各向同性温度下的3个基本参数，明确湍流阻尼动力学机制的参数依赖，首次绘制出基于驱动尺度和离子等离子体β的湍流阻尼机制相图，为湍流加热预测模型构建提供基础。
2024-04-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Statistical Properties of Turbulent Fluctuations Associated with Electron-only Magnetic Reconnection
内容：最近的卫星测量地球湍流磁鞘的证据表明，一个不寻常的重联机制，完全由电子驱动。这个新观察到的过程被称为电子重联，它与等离子体湍流的相互作用是一个有很大争议的问题。目的：通过对自由衰减等离子体湍流的二维-三维混合Vlasov-Maxwell模拟，研究了电子重联在等离子体湍流发展中的作用。特别是，我们寻找可能的差异与标准离子耦合重联相关的湍流。研究方法：通过对湍流磁场和离子流体速度涨落的结构函数的分析，刻画了湍流能量级联的结构和不稳定性。结果如下：我们发现，与纯电子重联相关的湍流涨落的统计特性与标准离子耦合重联相关的湍流涨落的统计特性一致，并且在湍流统计中没有发现与纯电子重联相关的特殊特征.这一结果表明，在无碰撞磁化等离子体中的湍流能量级联不依赖于与磁重联相关的特定机制。讨论了耗散范围的性质，指出在亚离子尺度下只有电子对磁场能量的耗散有贡献。
2020-08-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Modeling the turbulent cross-helicity evolution: Production, dissipation, and transport rates
人们已经认识到，湍流交叉螺旋度（速度和磁场波动之间的相关性）可以发挥重要的作用，在几个磁流体动力学（MHD）等离子体现象，如全球磁场的产生，湍流抑制等，尽管其相关性的交叉螺旋度的演变，很少有人注意到湍流交叉螺旋度的耗散率，$ε_W$。本文考虑湍流交叉螺旋度耗散率的模型表达式。在代数模型的基础上，根据非均匀湍流的统计分析理论，提出了$ε_W$的演化方程。采用$ε_W$湍流模型模拟太阳风湍流。将数值模拟结果与卫星观测结果进行了比较。结果表明，就太阳风应用而言，$ε_W$的最简单的代数模型足以阐明太阳风湍流的大尺度空间演化。并讨论了横螺旋度演化对大尺度速度结构（如速度切变和流动膨胀）的依赖性。
2011-07-29 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Significant Amplification of Turbulent Energy Dissipation through the Shock Transition at Mars
利用MAVEN数据首次观测表征了火星弓形激波处湍流能量级联率的演化，发现从太阳风到磁鞘增强三个数量级，且斜激波耗散率更高，直接证明激波倾斜度与湍流放大相关。
2025-10-23 physics.plasm-ph
Turbulent energy dissipation and intermittency in ambipolar diffusion magnetohydrodynamics
星际介质（ISM）中动能和磁能的耗散可以通过粘性、欧姆或双极扩散（AD）进行。与假定注入能量的尺度相比，它发生在非常小的尺度上。这种局部加热可能会影响ISM演变，但也影响其化学性质，从而提供可观察的特征。在这里，我们进行3D光谱模拟衰减磁流体动力学湍流，包括AD的影响。我们发现，AD加热功率谱峰值在惯性范围内的尺度，由于在耗散范围内的磁场和电流矢量的强对齐。AD影响的尺度比维度分析预测的AD尺度大得多。我们发现，能量耗散是高度集中在薄片。它的概率密度函数遵循对数正态分布规律与幂律尾部暗示的不稳定性，一个属性，我们量化使用的结构函数指数。最后，我们提取结构的高耗散，定义为连接的点集，总耗散是最激烈的，我们测量的标度指数的几何和动力学特性：列入AD有利于小尺寸的耗散范围。
2015-02-12 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Compression of turbulent magnetized gas in Giant Molecular Clouds
星际气体云通常是高度磁化和超音速湍流，速度分散由驱动和耗散之间的竞争决定。这种平衡已经在具有恒定平均密度的气体的背景下被广泛研究。然而，许多天体物理系统在外部压力或重力的影响下正在收缩，而在收缩的磁化介质中驱动和耗散之间的平衡还有待研究。在本文中，我们提出了三维（3D）磁流体动力学（MHD）模拟压缩在一个湍流，磁化介质，类似的物理条件内的分子云。我们发现，在某些情况下，压缩和磁场的组合导致的湍流耗散率远远低于在非磁化气体中观察到的，或在非压缩磁化气体。结果，压缩的磁化气体达到的平衡速度色散比流体动力学或非压缩情况下预期的要大得多。我们使用模拟结果来构建一个分析模型，给出了一个有效的状态方程的粗颗粒包裹的气体，在一个理想的状态方程的形式与多变的指数，取决于耗散和能量之间的磁性和湍流组件的传输速率。我们认为，减少耗散率和较大的平衡速度色散产生的压缩，磁化湍流的驱动和维持分子云中的湍流，并为敏感的冲击和耗散的化学和辐射过程的速率具有重要意义。
2018-01-18 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Influence of a large-scale field on energy dissipation in magnetohydrodynamic turbulence
在磁流体动力学（MHD）湍流中，大尺度磁场为小尺度动力学设定了一个优选的局部方向，改变了各向同性情况下的湍流统计。即使在没有总磁通量的情况下也会发生这种情况，因为MHD湍流形成随机取向的大尺度强磁场域。因此，研究小尺度磁等离子体湍流的习惯是假设一个相对于湍流涨落的强背景磁场。例如，这是在等离子体的简化模型中完成的，例如简化MHD、降维动力学模型、陀螺动力学等，这使得理论计算更容易并且数值计算更便宜。然而，最近已经清楚的是，湍流能量耗散集中在强磁场变化的区域。相当一部分的能量耗散可能局限于非常小的体积中，对应于强磁化畴之间的边界。在这些区域，简化模型不适用。这对磁等离子体湍流中粒子加热和加速的研究具有重要意义。本文的目的是系统地研究局部磁场变化与磁能量耗散之间的关系，并了解其对模拟真实湍流等离子体中能量耗散的影响。
2017-03-09 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Scale dependence of energy transfer in turbulent plasma
在空间和天体物理等离子体湍流和粒子加热的背景下，出现了几个词汇来估计湍流能量耗散率，包括Kolmogorov-Yaglom三阶定律，以及其各种形式，$\boldsymbol{j}\cdot\boldsymbol{E}$（电磁场对粒子的作用）和$-\left( \boldsymbol{P} \cdot \nabla \right) \cdot \boldsymbol{u}$（压力-应变相互作用），仅举几例。现在可以理解，这些能量传递通道在某种程度上与相干结构相关。特别是，我们发现，不同的能量耗散代理，虽然不是逐点相关的，集中在彼此接近，他们在几个$d_i$（S）解相关。然而，能量耗散代理在不同的尺度上占主导地位。例如，有一个惯性范围，在这个范围内，三阶定律是有意义的。尺度相关空间滤波的尺度带贡献表明，大尺度下$\boldsymbol{j}\cdot\boldsymbol{E}$的能量交换主要发生在流体内部，而小尺度下$-\left( \boldsymbol{P} \cdot \nabla \right) \cdot \boldsymbol{u}$的能量转换主要发生在流体内部.
2018-09-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonlocal Contributions to the Turbulent Cascade in Magnetohydrodynamic Turbulence
本文修正MHD湍流的P&P定律，引入Alfvén效应导致的非局域能量转移项，并通过直接数值模拟表明忽略该项会高估能量耗散率及太阳风加热贡献。
2024-04-10 physics.plasm-ph
Turbulent coronal heating and the distribution of nanoflares
我们进行直接数值模拟的外部驱动的二维磁流体动力学系统在较长的时间内模拟的一个太阳日冕环的横截面的动态。施加一个固定的和大规模的磁场强迫，模拟光球运动的磁环脚点。达到湍流稳定制度，这对应于能量耗散率与日冕环的加热要求一致。诸如能量耗散率之类的量的时间行为显示出明显的非线性指示，这完全是由于系统的强非线性。我们尝试将这些磁能量耗散的脉冲事件与所谓的纳米片联系起来。这些事件的统计分析产生一个幂律分布作为其能量的函数，负斜率为1.5，这是一致的，从X射线观测报告的耀斑能量分布。
1997-05-07 adap-org astro-ph nlin.AO
The Cascade of Circulations in Fluid Turbulence
开尔文环流守恒定理是G. I.涡线拉伸过程引起的湍流能量耗散的泰勒理论。在以前的工作中，我们提出了一个非线性机制的故障开尔文定理在理想湍流在无限雷诺数。我们在这里发展一个详细的物理理论，这个“级联循环”。我们的分析是基于一个有效的大规模的“粗粒度”的速度方程，其中包含一个被动诱导的“涡力”，可以违反开尔文定理。我们发现，足够的强度，这是观察到存在于湍流中的奇异性，可以导致非零耗散的流通为任意小的过滤长度的有效方程。这一结果是关于奇异欧拉解的能量耗散的Onsager定理的一个推广。Kelvin定理失效的物理机制是平流圈外大尺度涡度线的扩散。这种现象可以看作是超流体中由于量子化涡旋线而引起的Josephson-Anderson相滑移现象的经典模拟。我们表明，循环级联是局部的尺度和使用这个局部性发展的湍流涡力的多尺度梯度展开的具体表达式。我们讨论了泰勒的湍流耗散理论的影响，我们指出了一些相关的级联现象，特别是磁流体（MHD）湍流的磁通量。
2006-06-18 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Enhanced Dissipation Rate of Magnetic Field in Striped Pulsar Winds by the Effect of Turbulence
在这封信中，我们报告了波印廷通量主导流（如蟹状星云脉冲星风）激波后区域磁场耗散的湍流加速。我们已经进行了二维电阻相对论磁流体力学模拟的亚音速湍流驱动的Richtmyer-Meshkov不稳定性的波印廷通量占主导地位的流在脉冲星风的冲击波阵面。我们发现，湍流拉伸电流片，这大大提高了磁场的耗散，并且大部分的初始磁场能量在几个涡流翻转时间内耗散。我们还发展了一个简单的解析模型，磁场的湍流耗散与我们的模拟吻合得很好。分析模型表明，即使在小电阻率极限下，耗散率也不依赖于电阻率。我们的发现可能会缓解蟹状星云脉冲星风星云的σ-问题。
2012-06-11 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
A prescription for the turbulent heating of astrophysical plasmas
基于弱碰撞等离子体湍流的级联模型，计算了天体物理等离子体中由于Alfvenic湍流耗散引起的离子加热与电子加热的比值。讨论了该模型的有效性条件，给出了湍流加热的一个公式，并将其应用于吸积盘和星际介质的湍流加热的预测。
2010-09-21 astro-ph.HE physics.plasm-ph
