Cross-helicity effect on $α$-type dynamo in non-equilibrium turbulence
本文利用双尺度直接相互作用近似研究非平衡湍流中的α型发电机效应，发现当MHD湍流同时具有螺旋性和交叉螺旋性时，非平衡效应可通过无穷小脉冲交叉响应函数增强发电机过程，并分析了交叉螺旋度的演化与来源。
2023-03-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Not Much Helicity is Needed to Drive Large Scale Dynamos
了解湍流天体物理转子中大尺度磁场的原位放大一直是发电机理论的核心课题。当湍流速度是螺旋形时，大尺度发电机在超过湍流强迫尺度的尺度上大大放大场，但最小足够的分数动力学螺旋度f_h，C以前没有很好地量化。通过对简单螺旋发电机的直接数值模拟，我们发现f_h，C随强迫与大尺度波数之比k_F/k_min的增大而减小。从大尺度螺旋发电机必须克服大尺度上任何非螺旋场的反作用这一条件出发，我们提出了一个可以解释模拟结果的理论。当k_F/k_min>8时，f_h，C<3%，这意味着即使在中等尺度分离下，很小的螺旋度分数也会强烈影响磁谱。
2012-06-21 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Toward Coupling Flow Driven and Magnetically Driven Dynamos
大多数天体物理旋转体的大尺度发电机研究集中在内部流驱动螺旋发电机（FDHD），但更大规模的日冕场最直接影响的观测。因此，了解日冕和内场之间的关系很重要。日冕场弛豫实际上是一种磁主导螺旋发电机（MDHD）。MDHD也发生在聚变等离子体装置中，其中它们响应于磁螺旋度注入而驱动系统朝向其松弛状态，否则磁螺旋度注入驱动系统远离该状态。因此，全球尺度的天体物理旋转和喷流场是由内部FDHD和日冕MDHD之间的直接耦合产生的，通过它们的相互边界通过磁螺旋度传输连接。跟踪磁螺旋度也阐明了FDHD和MDHD如何演变和饱和。磁螺旋度的实用性不受其非规范不变性的限制，因为物理场总是可以恢复的。
2007-07-26 astro-ph physics.plasm-ph
Fully developed turbulent dynamo at low magnetic Prandtl numbers
利用磁流体动力学湍流的壳模型研究了小磁普朗特数（$\Pm$）极限下的发电机问题。该模型在无粘流体和零磁扩散率的限制下满足总能量守恒、交叉螺旋度守恒和磁螺旋度守恒。强迫被选择为具有恒定的能量注入率，并且没有动能螺旋度或交叉螺旋度的注入。我们发现临界磁雷诺数（$\Rm$）的值在小的极限$\Pm$饱和。在发电机阈值以上，我们研究了饱和状态与$\Rm$和$\Pm$的关系。在均分的情况下，我们发现Kolmogorov谱的动能和磁能，除了波数低于电阻标度。最后，两个耗散尺度（粘性与阻力）的比值演变为$\Pm < 1$的$\Pm^{-3/4}$
2007-01-12 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Revisiting Kinematic Fast Dynamo in 3-dimensional magnetohydrodynamic plasmas: Dynamo transition from non-Helical to Helical flows
本文利用可控流体螺旋度的运动学快速发电机模型，首次系统揭示了流体螺旋度对短尺度发电机从非发电机到发电机状态转变的强影响，并展示了磁场几何结构从非扭转到扭转再到雪茄状的过渡。
2022-11-22 astro-ph.GA physics.comp-ph physics.flu-dyn
Magnetic helicity fluxes in dynamos from rotating inhomogeneous turbulence
本文通过直接数值模拟研究了旋转非均匀湍流中的大规模发电机，发现剪切引起的半球小尺度磁螺旋度流能缓解灾难性发电机淬灭，使平均磁场独立于磁雷诺数。
2025-05-01 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Electromagnetic Helicity in Classical Physics
这篇教学笔记重温了经典系统中电磁螺旋度的概念。特别是，磁螺旋度和它在平均场发电机理论的作用进行了简要的讨论，突出了这些理论中的大多数-违反磁螺旋度守恒的主要数学不一致。附录中还对运动发电机理论及其经典定理进行了简短的回顾。
2020-04-16 astro-ph.HE physics.class-ph physics.plasm-ph
Unappreciated cross-helicity effects in plasma physics: Anti-diffusion effects in dynamo and momentum transport
利用多尺度重整化微扰展开分析方法，研究了磁流体湍流中的交叉螺旋度（速度-磁场关联）效应对磁场感应和动量输运的影响。该理论的轮廓是参照速度和磁场之间的交叉相互作用的响应函数的作用。在这个公式中，湍流通量的表达式：湍流电动势（EMF）的平均感应方程和雷诺应力和湍流麦克斯韦应力的动量方程。与电动势的表达式相关，讨论了发电机中交叉螺旋度效应以及其他发电机效应的物理起源。为了理解湍流交叉螺旋度的实际作用，考虑了它的输运方程。通过实例讨论了交叉螺旋度的几种产生机制。在交叉螺旋度产生机制的基础上，讨论了交叉螺旋度在恒星发电机中的作用。交叉螺旋度的动量输送和全球流动的产生中的作用进行了论证。回顾了快速重联中湍流效应的特征，特别强调了交叉螺旋度在有效电阻率局部化中的作用。最后，一个注释是解决的方法，阐明了结构的生成和维持在非常强的湍流。需要一个适当的反扩散效应公式，它与通常的扩散效应相反。与传统的启发式模型相比，基于这种解析公式的湍流模型方法也被认为是。自洽框架处理的平均场和湍流之间的非线性相互作用的重要性，以及强调。
2023-03-03 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Ribbons characterize magnetohydrodynamic magnetic fields better than lines: a lesson from dynamo theory
布莱克曼和勃兰登堡认为，当磁场用带状或管状表示而不是用线表示时，发电机理论中的磁螺旋度守恒原则上可以用平均场发电机的图来捕捉。在这里，我们提出了这样一个示意性的带状图的$α^2$发电机，跟踪磁螺旋度，并提供了不同规模的大尺度磁螺旋度，小尺度磁螺旋度，动力学螺旋度的过程中所涉及的。这也促使我们对α^2发电机的螺旋度演化方程构造了一个新的“2.5尺度”最小化推广，它分别考虑了这三种不同的长度尺度，同时只保留了两个动力学方程。我们求解了这些方程，发现在淬灭到与磁雷诺数R_M相关的区域之前，大尺度场首先以与磁雷诺数R_M无关的速率增长。但我们也发现，小尺度流螺旋度所在的波数与强迫尺度的波数之比越大，非线性发电机猝灭发生得越早，线性增长转折处的大尺度场越弱。理论和示意图之间的和谐体现了一个普遍的教训，即MHD中的磁场更好地可视化为二维带状（或成对的线），而不是单线。
2014-05-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Onset of Dissipation in the Kinematic Dynamo
磁发电机的运动状态忽略了磁场对流动的反作用。对于小的磁扩散率，在演化的早期阶段，有一个理想的阶段，耗散效应也可以忽略不计。我们估计的能量耗散项（欧姆加热）的大小，考虑到混沌流的微分约束。我们发现，理想的进化周期大约是没有约束的估计的两倍。螺旋度生成项指数地小于能量耗散，使得在任何螺旋度可以被创建之前大量的能量被耗散。螺旋度流指数大于净螺旋度生成。这些限制也导致了磁场的奇异初始条件的存在，从而可能产生相当大的螺旋度。
2002-09-20 astro-ph nlin.CD physics.plasm-ph
Magnetic dynamo action at low magnetic Prandtl numbers
本文研究了小磁普朗特数区域中运动学湍流发电机作用对磁场的放大作用。这样的制度是相关的行星和恒星内部，以及液态金属实验室实验。Kazantsev Kraichnan模型的基础上，建立发电机阈值和发电机增长率的湍流波动的不同动力学螺旋度的全面分析。有人建议，在对比的情况下，大磁普朗特数，在小磁普朗特数的运动发电机行动的显着影响的动力学螺旋度，它可以是相当有效的螺旋度谱的适当选择。
2010-10-31 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Chaotic transients and hysteresis in an $α^{2}$ dynamo model
通过对三维磁流体动力学方程的数值模拟，研究了非线性发电机中混沌瞬态的存在。通过使用的动力学螺旋度的流作为控制参数，滞后井喷分岔是负责过渡到发电机，导致突然增加的吸引子的磁能。当螺旋度减小时，这种高能磁流体吸引子在边界危机中突然被破坏。井喷分岔和边界危机产生长的混沌瞬态，分别是由于一个混沌鞍和一个相对的混沌吸引子。
2020-10-26 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
General-Relativistic Gauge-Invariant Magnetic Helicity Transport: Basic Formulation and Application to Neutron Star Mergers
本研究提出广义相对论等离子体中磁螺旋度输运的协变规范不变公式，并首次将其应用于双中子星并合分析，发现并合遗迹外层存在全局螺旋度通量，可能影响后续大尺度磁场放大。
2025-07-30 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Partial invariants, large-scale dynamo action, and the inverse transfer of magnetic helicity
部分守恒拟能量的存在被证明是导致逆能量转移发展嵌入磁流体动力学（MHD）湍流，在类比的二维非导电湍流拟能的影响。通过分解的速度和磁场在谱空间上的螺旋模式，我们确定的三波（三元组）相互作用的子集保存两个新的拟能量，可以映射到三元组相互作用最近确定的促进大规模$α$型发电机行动和磁螺旋度的逆转移。由于它们依赖于相互作用尺度的局部性，不变量表明磁螺旋度的逆传递可能是由局部和非局部尺度的相互作用促进的，并且是一个比$α$ -发电机更局部的过程。我们测试预测嵌入（部分）的能量通量通过构建一个壳模型（减少波空间模型）的最小集合的三元组相互作用（MTI）所需的保存理想的MHD不变量。数值模拟的MTIs表明，对于一系列的强迫配置，部分不变量，有一些例外，确实有用的理解嵌入的贡献，总的光谱能量通量。此外，我们表明，严格的逆能量转移可能会发展，如果拟能守恒相互作用的青睐，最近发现的非导电三维湍流受到强旋转或禁闭的能量级联反转的机制。所提出的结果具有影响的理解背后的大规模发电机行动和磁螺旋度的逆转移，过程被认为是中央的大规模磁结构形成的物理机制。
2019-11-19 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Simulations of a Magnetic Fluctuation Driven Large Scale Dynamo and Comparison with a Two-scale Model
大规模（磁流体动力学）发电机（LSD）的模型，耦合大规模场的增长，总的磁螺旋度演变最好的预测LSD的饱和模拟中看到。对于周期盒中最简单的所谓“α2”LSD，驱动LSD增长的电动势取决于与波动相关的时间积分动力学和电流螺旋度之间的差异。当系统是螺旋动力学强迫（KF），大规模的螺旋场的增长是伴随着小规模的磁（和电流）螺旋度的增长，最终淬火LSD。在这里，使用模拟和理论，我们研究了互补磁强迫（MF）的情况下，系统被迫与电场，提供磁螺旋。对于这种MF情况，动力学螺旋度成为使LSD饱和的反反应器。MF和KF的情况下的模拟可以近似建模与相同的方程的磁螺旋度演变，但互补的初始条件。KF和MF情况之间的一个关键区别是，MF情况下的螺旋大尺度场与注入磁螺旋度的符号相同，而KF情况下的大尺度和小尺度磁螺旋度的符号相反。MF的情况下，可以出现，即使当热压力是近似小于磁压力，并只需要螺旋小尺度的磁波动主导的LSD驱动中的螺旋速度波动。我们认为，LSD在吸积盘和Babcock模型的太阳发电机实际上是MF LSD。
2012-01-10 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
The Tayler instability at low magnetic Prandtl numbers: Chiral symmetry breaking and synchronizable helicity oscillations
电流驱动的扭结型泰勒不稳定性（TI）是泰勒-斯普鲁特发电机模型产生恒星磁场的关键成分，但也被讨论为可能阻碍液体金属电池规模扩大的机制。在某些情况下，TI涉及螺旋流动模式，伴随着一些α效应。在这里，我们专注于手征对称性破缺和相关的影响，将需要关闭的泰勒-斯普鲁特模型中的发电机回路的α效应。对于低磁普朗特数，我们观察到的α效应的内在振荡。然后，这些振荡作为同步泰勒-斯普鲁特发电机模型的基础，该模型可能将行星的周期性潮汐力与恒星发电机的振荡周期联系起来。
2016-10-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Effect of Turbulent Kinetic Helicity on Diffusive beta effect for Large Scale Dynamo
研究磁扩散等离子体系统中非线性电动势的α和β系数，提出利用大尺度磁场和湍动能数据的简化计算方法，发现负β值引发能量逆级联，揭示了等离子体负扩散过程的物理机制。
2024-12-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Resonant oscillations in $α^{2}$-dynamos on a closed, twisted Riemannian 2D flux tubes
Chicone等人[CMP（1995）]已经证明，扩散介质中的运动学快速发电机只能存在于具有常负曲率的封闭二维黎曼流形上。本文指出，当扭转磁通量管的环向和极向频率之间存在共振模式时，他们的结果不能推广到振荡$α^{2}$发电机。因此，发电机作用量可以在黎曼曲率为正的区域中得到支持。对于湍流发电机，这似乎在物理上是合理的，因为最近，[Shukurov等人PRE（2008）]已经获得了钠液体中的Moebius流带，torus Perm发电机，其中曲率也通过扩散与磁场连接。这可以通过调整相应的频率直到它们实现共振来完成。实际上，二维环面是一个零平均曲率的流形，其中存在正曲率和负曲率的区域。结果表明，黎曼孤子表面，被赋予一个稳定的$α^{2}$ -发电机从磁结构[Wilkin等人，PRL（2007）]。
2009-06-16 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Saturation of turbulent helical dynamos
自然界中大尺度磁场的存在通常归因于由湍流螺旋发电机驱动的磁螺旋度的逆级联。在这项工作中，我们表明，在湍流螺旋发电机的大尺度$Π_{\mathcal{H}}$的磁螺旋度的逆通量是有界的$|Π_{\mathcal{H}}|\le c εk_η^{-1}$，其中$ε$是能量注入率，$k_η$是Kolmogorov磁耗散波数和$c$一阶常数。假设经典的各向同性湍流标度，磁螺旋度的逆通量$Π_{\mathcal{H}}$至少与磁雷诺数$Rm$呈$-3/4$幂律减小：$|Π_{\mathcal{H}} | \le c ε\ell_f Rm^{-3/4}\max[Pm,1]^{1/4}$，其中$Pm$为磁普朗特数，$\ell_f$为强迫长度尺度。我们证明了这种缩放与$Rm$使用直接数值模拟的湍流发电机被迫在中间尺度。结果进一步表明，非线性饱和是通过在畴尺寸尺度$L$上的逆级联和耗散之间的平衡来实现的，其中磁能的饱和值由${\mathcal{E}}_\text{m}\leq c L (ε\ell_f)^{2/3} Rm^{1/4}\max[1,Pm]^{1/4}$限定。数值模拟也证明了这一界限。
2022-07-25 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
A non local shell model of turbulent dynamo
本文推导了一种新的磁流体动力学（MHD）湍流壳模型，其中能量传递不一定是局部的。与原MHD方程一样，该模型在相空间中保持了总能量、磁螺旋度、交叉螺旋度和体积（刘维尔定理），而不考虑外力、粘性耗散和磁扩散的影响。在没有磁场的情况下，该模型表现出统计稳定的动能解与柯尔莫哥洛夫谱。本文研究了在运动学和动力学两种情况下，在很宽的磁普朗特数范围内，种子磁场对湍流和非线性相互作用的发电机作用。能量传递的非定域性被清楚地识别。
2007-01-11 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Influence of initial conditions on the large-scale dynamo growth rate
为了研究能量和螺旋度对磁场增长的影响，将螺旋动力学强迫施加到具有特定能量和螺旋度分布的磁流体动力学（MHD）系统.模拟结果表明，系统的饱和不受初始条件的影响，但大尺度磁场的增长率与初始大尺度磁能和螺旋度成正比。已经知道小尺度磁场的螺旋分量（即，电流螺旋度$<{\bf j}\cdot {\bf b}>$）抑制大尺度磁场的增长。然而，$<{\bf j}\cdot {\bf b}>$也可以通过改变其符号和大小来促进大尺度磁场的增长。另外，模拟表明非螺旋磁场通过洛伦兹力对速度场有抑制作用。通过比较磁场和动能的变化曲线，发现当外部能量进入三维MHD系统时，动能发生了后移，表明速度场可能在MHD发电机的早期阶段起了先导作用。
2013-08-15 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Dynamo Transition in Low-dimensional Models
描述了两个包含三个速度和三个磁模的低维磁流体动力学模型。其中一个模型（非螺旋模型）具有零的动能和电流螺旋度，而另一个模型（螺旋）具有非零的动能和电流螺旋度。在这两种模型中，速度模式都是强制的。这些低维模型表现出发电机过渡在一个关键的强迫振幅，取决于普朗特数。在非螺旋模型中，发电机只存在磁普朗特数超过1，而螺旋模型表现出发电机的所有磁普朗特数。虽然该模型是远离再现发电机机制的所有可能的功能，它的简单性允许一个非常详细的研究和观察到的发电机过渡承担最近的数值和实验结果的相似之处。
2008-01-17 astro-ph nlin.CD nlin.SI
Cross-helicity effects and turbulent transport in magnetohydrodynamic flow
在大尺度涡运动和/或磁场应变的存在下，湍流交叉螺旋度（波动中的速度-磁场相关性）可能有助于湍流电动势和雷诺应力。交叉螺旋度的这些影响被认为是平衡的主要影响的湍流，如湍流的磁扩散率在磁场的演变和涡流粘度的动量输运。交叉螺旋度效应可能抑制湍流引起的输运增强。物理解释的影响，特别强调交叉螺旋效应和通常的$α$或螺旋效应的发电机行动之间的差异。交叉螺旋度效应在发电机行动的相对重要性进行了验证的援助下的直接数值模拟（DNS）的Kolmogorov流与强加的磁场。还讨论了几种机制，提供湍流的交叉螺旋度。
2011-07-06 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Conserving Local Magnetic Helicity in Numerical Simulations
提出一种在库仑规范下强制磁螺旋度严格局部守恒的数值模拟算法，解决因分辨率不足导致的磁螺旋度流失问题，使模拟演化更接近真实天体物理系统。
2023-04-08 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetic Helicity Reversal in the Corona at Small Plasma Beta
太阳和恒星的发电机脱落的小规模和大规模的磁螺旋相反的迹象。然而，太阳风的观测和模拟表明，在发电机上方一定距离处，小尺度和大尺度的磁螺旋度都有相反的符号。随着对活跃区域上方日冕的真实模拟，我们可以获得沿日冕环的磁场和电流密度。我们表明，发生在磁螺旋度的水平平均值的符号反转时，当地最大的等离子体β下降到低于团结和该领域成为几乎完全免费的。因此，这种逆转预计会发生在日冕内，而帕克太阳探测器或太阳轨道飞行器无法直接进行现场测量。我们还表明，反转是与微妙的变化，相对优势的结构与积极和消极的磁螺旋。
2018-12-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
On the mean field dynamo with Hall effect
本文研究了霍尔效应如何改变电动势的猝灭过程。Mean Field Dynamo（MFD）理论我们写下电动势的演变方程对于大尺度和小尺度的磁螺旋度，将霍尔效应视为微扰，并在边界条件下对所得方程进行积分，使得总发散度为零。对于无力的大尺度磁场，霍尔效应通过耦合小尺度速度和磁场而起作用。对于所考虑的参数范围，总体效果是更强的e.m.f.淬火。比在标准MHD和磁螺旋度的逆级联阻尼。在以此处考虑的参数为特征的天体物理环境中，霍尔效应将使电动势提前猝灭并因此产生较弱的大尺度磁场。
2006-03-14 astro-ph physics.plasm-ph
Alfvén-dynamo balance and magnetic excess in MHD turbulence
三维磁流体动力学（MHD）湍流的初始磁场和动能均分自发发展的磁过剩（或剩余能量），以及在数值模拟和太阳风。1983年得到的闭合方程描述了剩余谱是由发电机源产生的，与总能量谱成比例，由线性阿尔文阻尼项平衡。在2005年发现了一个很好的协议与不可压缩的模拟，然而，最近的太阳风测量不同意这些结果。以前的dynamo-Alfvén理论推广到一个家庭的模型，导致简单的关系之间的剩余和总的能量谱。我们希望根据MHD模拟和太阳风数据详细评估这些模型。该系列的模型进行了测试，对可压缩衰减MHD模拟低马赫数，低交叉螺旋度，零平均磁场，没有或有扩展项（EBM或扩展箱模型）。一个单一的dynamo-Alfvén模型被发现正确地描述太阳风缩放和可压缩模拟没有或有膨胀。它相当于1983-2005年的闭合方程，但具有非线性周转和线性阿尔文时间的临界平衡，而发电机源项保持不变。与以前的不可压缩模拟的差异阐明。该模型预测的总能量和剩余能量$m_R = -1/2 + 3/2 m_T$的光谱斜率之间的线性关系。检查\cite{2013ApJ...770..125C}中的太阳风数据，我们的关系被发现是有效的，无论交叉螺旋度，甚至更好地在高交叉螺旋度，总能量斜率从$1.7$到$1.55$变化。
2016-03-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Traces of large-scale dynamo action in the kinematic stage
使用直接数值模拟（DNS），我们验证了在运动学状态下，湍流螺旋发电机以这样一种方式增长，即磁能谱保持高精度的形状不变，即，在每个波数$k$，频谱以相同的增长率增长。大规模发电机作用的特征可以通过两个相反极化成分之一的小$k$上的过剩磁能来识别。还可以选择磁场的适当定义的平面平均值，使得其rms值隔离平均场的强度。然而，这些不同的分析方法表明，大尺度场的强度随着磁雷诺数${\rm Re}_{\rm M}$的增加而减小，如${\rm Re}_{\rm M}^{-1/2}$（对于中间值）和${\rm Re}_{\rm M}^{-3/4}$（对于较大值）。包括螺旋度和DNS的卡赞采夫模型的分析都表明，这是由于磁能谱仍然在电阻标度处达到峰值，即使存在螺旋度。正如预期的那样，大尺度场的振幅随着分数螺旋度的增加而增加，使我们能够确定大尺度发电机作用的开始，并将其与小尺度发电机的开始区分开来。我们的DNS表明，相反，早期的结果为较小规模的分离（只有1.5，而不是现在的4），小规模的发电机仍然可以激发在磁普朗特数为0.1，只有中等值的磁雷诺数（$\sim 160$）。
2014-09-17 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
Joint inverse cascade of magnetic energy and magnetic helicity in MHD turbulence
我们发现，相反方向的能量和磁螺旋度的通量共存的惯性范围内充分发展的磁流体动力学（MHD）湍流与小尺度源的磁螺旋度。利用磁流体动力学湍流的螺旋壳模型，我们研究了高雷诺数磁流体动力学湍流的螺旋度注入的规模是远远小于能量注入的规模。在比螺旋度强迫尺度更大的尺度范围内，出现了类似于Schneck的效应，导致谱斜率的局部减小。斜率的变化在一个域中具有较高的相对磁螺旋度，这决定了在给定尺度下与螺旋模式相关的磁能的一部分。如果相对螺旋度接近1，则光谱斜率趋向于$-3/2$。我们表明，这种能量堆积是由与磁螺旋度相关的磁能的逆级联引起的。这种负能通量是纯磁能转移的贡献，它在非螺旋极限中消失。在天体物理发电机的背景下，我们的研究结果表明，一个大规模的发电机可以在小尺度上产生的磁螺旋度的影响。特别是动力学螺旋度，根本不参与这个过程。一个有趣的发现是，一个反向级联的磁能可以提供一个小规模的源的磁螺旋度波动没有平均注入的磁螺旋度。
2014-12-10 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Comparison Between Turbulent Helical Dynamo Simulations and a Nonlinear Three-Scale Theory
对大尺度磁场的非线性增长和饱和原理的理解取得了进展，这是从理论模型的比较中出现的，这些模型将磁螺旋度的演变与天体物理环境中比预期更理想化但仍然完全非线性的问题的数值模拟相结合。我们对周期盒中强迫各向同性螺旋湍流的磁场增长进行了新的比较。以前的比较之间的分析理论和模拟这个问题已经表明，一个双尺度模型比较好的模拟，同意大尺度场的增长的驱动程序是动力学和电流螺旋度之间的差异与小尺度场，以及反向反应，减缓增长的大尺度场的小尺度电流螺旋度增长。然而，双尺度模型人为地将小尺度海流螺旋度限制在与驱动动力螺旋度相同的尺度上。此外，以前的比较集中在后期饱和制度，而不是早期的增长制度。在这里，我们解决这些问题，通过比较三个规模的模型，新的模拟早期和晚期的增长制度。我们发现，最低限度的扩展到三个尺度提供了一个更好的模型比两个尺度模型的场演化，因为模拟表明，小尺度电流螺旋度不驻留在相同的规模的驱动动力学螺旋度。模拟结果还表明，随着小尺度海流从快速增长到饱和增长，小尺度海流螺旋度的峰值向低波数方向移动。
2012-06-21 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.plasm-ph
Slow dynamo modes in compact Riemannian plasma devices from Brazilian spherical tokamak data
由于柯林反发电机定理自然地适用于轴对称装置和流动，在球马克等离子体装置实验中经常发现反发电机模。本文充分考虑了无边界紧致黎曼等离子体装置（如托卡马克、仿星器和扭转加速器）中慢发电机模的存在性。研究表明，衰减模式磁场作用下的扰动无扭流能够产生一种缓慢的有扭发电机等离子体流，其中无扰流也是一种定常流。当获得高雷诺磁数$Rm$的慢发电机极限时，未扰动的等离子体流达到平衡，如在spheromak。从国家空间研究所的巴西球形托卡马克获得的纵横比数据和其他数据被用来获得慢发电机作用的磁场的最大磁增长率的数值估计，即对于环形初始磁场$B_{0}\approx{0.4T}$和纵横比数据为1.5的托卡马克的$γ_{1max}\approx{\frac{0.26}{a}{\times}\frac{v_{1θ}}{B_{1s}}}$。对于$a\approx{0.2m}$的托卡马克内半径，得到慢发电机的最大增长率为$γ_{1max}\approx{1.3{\times}\frac{v_{1θ}}{B_{1s}}}$，其中$v_{1θ}$是极向扰动扩散流。安全因子由$q\approx{-1}$给出，它是$q<1$，表示球形托卡马克等离子体的稳定性。
2009-02-03 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Generalized quenching of large-scale magnetic dynamos in anisotropic flows
伴随着大尺度上相反符号增长的小尺度磁螺旋度的建立是平均场发电机的传统动力学猝灭理论的核心。然而，传统的形式主义假设各向同性湍流，从而排除了磁洛伦兹反反应的一部分。这使得它不足以预测一般各向异性流动的完全淬火。为了克服这一不足，我们推导出一个新的广义淬火形式主义，包括充分的反作用洛伦兹力，和一个新的“选择性阻尼$τ$“封闭，保持磁螺旋。我们应用的形式主义的$\bmα^2$发电机的例子，并显示其预测淬火不同情况下的湍流-各向同性螺旋，各向异性螺旋，各向异性非螺旋。它预测强于常规淬火一般，但减少到传统的情况下，在螺旋各向同性的限制。
2020-06-09 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Helical turbulent nonlinear dynamo at large magnetic Reynolds numbers
在旋转的天体物理系统中，包括行星、恒星和星系，大尺度磁场的激发和进一步维持通常被认为涉及由螺旋磁流体动力学湍流驱动的流体磁发电机效应。虽然这种情况是有吸引力的一般理由，但它目前仍然在很大程度上不受约束，特别是因为一个基本的了解大规模的流体磁性的非线性渐近行为的天体物理学相关的，但危险的制度，大磁雷诺数$Rm$仍然缺乏。我们探索这个问题，使用本地高分辨率模拟湍流磁流体动力学驱动的非均匀螺旋强迫产生的正弦曲线的动力学螺旋度，模仿半球形分布的动力学螺旋度在旋转的湍流流体体。我们确定了一个过渡在大$Rm$的非线性状态，其次是$Rm\simeq 3\times 10^3$，由强大的，饱和的小尺度磁流体动力学湍流和较弱的，旅行相干大尺度场振荡。这种状态的特点是一个渐进的小电阻耗散的磁螺旋度，其空间重新分布通过动力学螺旋度的半球分布驱动的湍流通量在赤道，并在大$Rm$的重联典型的等离子体团的纠缠的动态磁场的试探性存在。
2021-12-09 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
The role of curvature and stretching in dynamo plasmas
将维希克的反发电机定理应用于黎曼空间中的非拉伸扭转磁通量管。沿弯曲（折叠），扭转（扭曲）和非拉伸通量管等离子体流的边缘或缓慢发电机。根据薄壁管极限下的Frenet曲率，计算了扭转磁通量管的黎曼曲率。结果表明，对于非拉伸长丝快速发电机行动扩散的情况下，不能得到，在协议与Vishik的论点，即快速发电机不能在非拉伸流。\textbf{In this case a non-uniform stretching slow dynamo is obtained}。在低磁雷诺数\textbf的情况下，给出了一个例子，该例子概括了Wang等人[Phys Plasmas（2002）]最近提出的等离子体发电机层流。弯曲和扭曲的黎曼日光管，其中非发电机模式被发现，即使在拉伸，表明拉伸的简单存在是不够的发电机行动的存在。折叠相当于黎曼曲率，可以用来消除磁场，而不是增强发电机的作用。在这种情况下，在反发电机定理的精神下，对于某些挠率或Frenet曲率（折叠）值，发现非发电机模式。结果表明，曲率和拉伸是等离子体中快速发电机存在的基本条件。
2008-09-23 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Saturation of large-scale dynamo in anisotropically forced turbulence
由于磁螺旋度平衡的限制，湍流发电机理论在获得短动力学时间尺度上的大尺度磁场演化方面遇到了困难。这对于理解太阳、恒星和星系等天体物理系统中的大尺度磁场演化具有重要意义。直接数值模拟（DNS）在过去的各向同性强迫螺旋湍流表明，大规模发电机饱和时间尺度依赖于磁雷诺数（Rm）。在这项工作中，我们已经进行了周期性的盒DNS的螺旋强制湍流导致一个大规模的发电机与两种强迫功能，一个各向同性的基础上使用的PENCIL代码和各向异性的基于Galloway-Proctor流。我们表明，当湍流被迫各向异性，非线性（饱和）行为的大型发电机只有弱依赖于RM。事实上，各向异性情况下的磁螺旋度在小尺度和大尺度上的演化与各向同性情况下的磁螺旋度演化有明显的不同。这一结果可能为缓解灾难性淬火等重要问题带来希望。
2021-12-02 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Negative Magnetic Diffusivity beta replacing alpha effect in Helical Dynamo
阿尔法效应是太阳或行星极向磁场不可或缺的能量来源。然而，由于磁螺旋度的守恒，当磁场增大时，α效应被淬灭。根据这些传统的理解，究竟是什么产生并维持了观测到的极向磁场仍然是一个谜。为了解决理论与实际之间的矛盾，我们利用大尺度磁螺旋度和能量导出了α和β的半解析表示。将模拟数据应用于α和β，我们发现负β效应是淬灭α效应的一个有希望的替代。然而，由于负β效应与传统的发电机理论相矛盾，我们推导了新的β表达式参考场结构模型。由速度U与磁场B的场关系得到的解析结果表明，螺旋系统中的β效应不是固定的。相反，它在发电机中起着可变的和动态的作用，这取决于极向速度场和大尺度磁场的相对强度之间的相互作用。
2019-11-04 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.plasm-ph
The inverse cascade of magnetic helicity in magnetohydrodynamic turbulence
在受迫和衰减的三维磁流体动力学湍流中，研究了导致导电湍流介质中大尺度磁结构形成的磁螺旋度$H^M$的非线性动力学.这是高分辨率的直接数值模拟和统计闭合理论的帮助下完成的。数值观察到的$H^M$的光谱标度与使用统计闭合模型的早期工作不同[Pouquet et al.，J. Fluid \textbf{77} 321（1976）]。通过对这一理论的重新考察，发现了一个普遍的动力学平衡关系，它包括了动能螺旋度、动能和磁能对$H^M$逆级联的影响，并解释了上述的矛盾。考虑的平均场发电机理论的背景下的结果表明，在湍流等离子体中的磁场激发的背景下，重要的$α$发电机效应的非线性修改。
2013-09-20 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Minimalist large scale dynamo from shear-driven inhomogeneity
我们表明，非轴对称，非螺旋扰动在非分层剪切流产生剪切平面平均电动势（EMF）成比例的空间相关的动力学螺旋度。这种新的“剪切驱动的$α$效应”可以放大剪切平面平均磁场，但当调用发电机系数的均匀性假设时是不可忽略的。这是一个候选机制，在天体物理学，实验室和模拟剪切流的大尺度场生成，并强调正确平均发电机系数和字段的重要性。
2019-05-05 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Influence of small scale magnetic energy and helicity on the growth of large scale magnetic field
研究了初始给定的小尺度磁能（$E_M(0)$）和螺旋度（$H_M(0)$）对磁流体动力学（MHD）发电机的影响。推导并求解了$E_M$（t）、$H_M$（t）和电动势（$\langle {\bf v}\times {\bf b}\rangle$、$EMF$）的方程。结果表明，由$E_M$（0）引起的小尺度磁场（${\bf b}_i$）改变了$EMF$，并产生了附加项，其影响取决于磁扩散率$η$、初始条件位置（$IC$ s）$k_f$和时间（$\sim e^{-ηk_f^2 t}$）. ${\bf b}_i$增加了能量的反向级联，导致大尺度磁场（$\overline{\bf B}$）的增强生长。模拟数据表明，$E_M$（0）在小规模下提高了增长率，而增长率也成比例地依赖于$H_M(0)$。如果$E_M$（0）相同，则正$H_M(0)$对MHD发电机比负$H_M(0)$更有效。讨论了大尺度磁螺旋度与注入动力学螺旋度符号相反的原因。
2014-04-02 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
