Relativistic resistive magnetohydrodynamic reconnection and plasmoid formation in merging flux tubes
我们应用广义相对论电阻磁流体动力学程序{ \tt BHAC}对闵可夫斯基时空中两个合并磁通管之间重联层的形成和演化进行了二维研究。由于自适应网格细化获得的极端分辨率，与稀释天体物理等离子体最相关的低电阻率制度的小尺度效应得到了非常高的精度。在高度非线性等离子体团为主的制度的数值收敛确认扫描的决议。我们采用基于局部瞬时电流密度的均匀电阻率和非均匀电阻率。对于均匀的电阻率，我们发现Sweet-Parker重联，从$η= 10^{-2}$下降到$η= 10^{-4}$，对于磁化$σ= 3.33$和等离子体- $β= 0.1$的参考情况。{For均匀电阻率$η=5\times10^{-5}$的撕裂模式被恢复，导致形成二次等离子体团。与$η=10^{-4}$的$v_{\rm rec} \sim 0.01c$相比，等离子体团不稳定性提高了与$v_{\rm rec} \sim 0.03c$的重连率。}对于非均匀的电阻率与基层$η_0 = 10^{-4}$和增强的电流依赖的电阻率在电流片，我们发现一个增加的重联率$v_{\rm rec} \sim 0.1c$。的磁化$σ$和等离子体$β$的影响进行了分析的情况下，均匀的电阻率$η=5\times10^{-5}$和$η=10^{-4}$的范围$0.5 \leq σ\leq 10$和$0.01 \leq β\leq 1$的制度，适用于黑洞吸积盘和射流。…
2019-02-06 astro-ph.HE
Magnetohydrodynamic Simulations of Reconnection and Particle Acceleration: Three-Dimensional Effects
磁场可以通过称为磁重联的过程改变其拓扑结构。这一过程不仅对理解大尺度磁场的起源和演化具有重要意义，而且被视为一种可能有效的粒子加速器，主要通过一级费米过程产生宇宙射线。在这项工作中，我们研究了粒子加速的性质在重联区，并表明，平行于磁场的测试粒子插入在近非电阻磁流体动力学（MHD）域的重联不包括动力学效应，如压力各向异性，霍尔项，或异常的影响，速度分量呈指数增长。此外，垂直分量的加速度在这种模型中总是可能的。我们已经发现，在收缩的磁岛或电流片内，粒子主要通过一阶费米过程加速，如前所述，而在电流片和岛外部，粒子主要经历由于磁场梯度引起的漂移加速。考虑无导场的二维MHD模型，我们发现平行加速在某一水平停止。然而，在存在平面外引导场或三维模型的情况下，这种饱和效应被去除。因此，我们强调的重要性，引导场和完全三维的研究，一个完整的理解过程中的粒子加速在天体物理重联环境。
2011-03-15 astro-ph.HE
Magnetic reconnection with a 0.1 rate: Effective resistivity in general relativistic magnetohydrodynamics
Canadian Institute for Theoretical Astrophysics（加拿大理论天体物理研究所）；Department of Physics, University of Toronto（多伦多大学物理系）；David A. Dunlap Department of Astronomy & Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学大卫·邓拉普天文与天体物理系）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Department of Astronomy, Columbia University（哥伦比亚大学天文学系）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理学中心）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；Princeton Center for Theoretical Science and Department of Astrophysical Sciences, Princeton University（普林斯顿大学理论科学中心和天体物理科学系）；Anton Pannekoek Institute（安东·潘内克研究所）
该研究通过引入有效电阻率模型，展示了相对论磁流体动力学在模拟磁重联速率方面的能力，特别是在中子星和黑洞磁osphere中的应用。
2026-01-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Resistive relativistic magnetohydrodynamics without Amperes Law
Institute for Theoretical Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学理论物理研究所）；Dutch Institute for Emergent Phenomena（荷兰涌现现象研究所）；Institute for Advanced Study, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学高等研究院）；Niels Bohr International Academy, The Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所尼尔斯·玻尔国际学院）；Anton Pannekoek Institute（安东·范内纽克研究所）
本文提出基于高阶形式对称性的电阻相对论磁流体力学描述，利用广义对偶法拉第张量在不使用安培定律的情况下进行模拟，从而避免高电导率极限下的刚性问题，并通过二阶修正保证因果性。
2025-09-09 astro-ph.HE hep-ph hep-th
The Role of the Equation of State in Resistive Relativistic Magnetohydrodynamics
我们已经研究了状态方程在电阻相对论磁流体力学中的作用，使用一个新开发的电阻相对论磁流体动力学代码。在一维和多维的数值试验进行了一些，以检查新的代码的鲁棒性和准确性。该代码通过了所有测试的情况下，涉及小和大的均匀电导率。介绍了与单组分理想相对论气体近似的物态方程。从选定的数值试验，使用不同的状态方程的结果进行了比较。主要结论是，状态方程的选择以及电导率的值可以导致相当大的动力学差异的模拟涉及冲击，不稳定性，和磁重联。
2013-01-25 astro-ph.HE gr-qc
Two-Fluid Magnetohydrodynamic Simulations of Relativistic Magnetic Reconnection
利用相对论双流体磁流体动力学（MHD）程序研究了正负电子对等离子体中相对论磁重联的大尺度演化。我们引入种间摩擦力作为有效电阻率来耗散磁场。我们证明了磁重联在我们的双流体系统中成功地发生，并在后期涉及Petschek型分叉电流层。我们进一步观察到一个准稳态的演化由于一个开放的边界条件，并发现Petschek型结构是稳定的，在很长的时间内。模拟结果和理论分析表明，Petschek流出通道变窄时，重联流入包含更多的磁能，如前所述。同时，我们发现在极端情况下重连率上升到~1，这比以前认为的要快。的电阻率的作用，影响重联模型中的磁主导的限制，和相关的动力学重联工作进行了讨论。
2009-04-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
Linear Wave Propagation for Resistive Relativistic Magnetohydrodynamics
本文对有限电导率条件下的相对论MHD方程进行了线性模分析。从完全相对论协变公式出发，导出了在小线性微扰极限下的色散关系。结果表明，该系统支持10个波模，这些波模在小电导率或大电导率的限制下都可以很容易地识别。在电阻极限，物质和电磁场解耦和解决方案模式的方法对光和声波，以及一些纯阻尼（非传播）模式。在相反的（理想）极限下，冻结条件适用，传播模式与一对快磁声模式，一对慢磁声模式和Alfvén模式一致，正如预期的那样。此外，接触模式始终存在，并且不受电导率的影响。对于有限值的电导率，色散关系引起的任何对相反的复共轭根或纯虚（阻尼）模式。在所有情况下，系统是耗散的，也是色散的相速度依赖于波数的非线性。偶尔，群速度可能会超过光速，但这不会导致超光速信号传播。
2018-09-04 astro-ph.HE
An HLLC Riemann Solver for Resistive Relativistic Magnetohydrodynamics
提出了一种新的近似黎曼解的电阻相对论磁流体动力学（RRMHD），属于家庭的Harten-Lax-van Leer接触波（HLLC）求解器的增广系统的方程。在HLLC求解器中，解近似为两个恒定状态，两侧是由接触波分离的两个冲击。新的近似求解器的精度校准通过一维和二维测试问题。
2018-05-30 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Axion magnetohydrodynamics and reconnection-driven axion bursts
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Instituto Politécnico de Lisboa（里斯本高等工程学院，里斯本理工学院）；GoLP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（等离子体与核聚变研究所，里斯本技术学院，里斯本大学）
本文提出超越理想极限的轴子磁流体力学，保留轴子惯性和非理想等离子体本质物理。磁重联自然激发混合阿耳文-轴子模，实现磁场与轴子间的相干能量交换，导致中子星和磁星中磁重联驱动的暂态轴子爆发。
2026-05-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
General-relativistic resistive-magnetohydrodynamics simulations of self-consistent magnetized rotating neutron stars
University of New Hampshire（新罕布什尔大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校超级计算应用国家中心）；Academy of Athens（雅典科学院）；Universitat de Valéncia（瓦伦西亚大学）；Niels Bohr International Academy, Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；University of the Ryukyus（冲绳大学）
研究电阻对中子星动态演化及准平衡态的影响，揭示电阻对磁流体不稳定性发展和引力波幅度的抑制作用。
2025-02-20 astro-ph.HE gr-qc
A Fourth-Order Finite Volume Scheme for Resistive Relativistic Magnetohydrodynamics
本研究提出一种求解笛卡尔坐标系下电阻相对论磁流体力学方程的真正四阶精度有限体积方法，采用约束输运、WENO-Z重构、MHLLC通量计算及IMEX龙格-库塔时间步进，通过基准测试验证了其精度与鲁棒性。
2024-07-11 astro-ph.HE
FINMHD: an adaptive finite element code for magnetic reconnection and plasmoid chains formation in Magnetohydrodynamics
解决快速爆发事件的问题，在磁性占主导地位的天体物理等离子体需要使用特别适合的数值工具。事实上，基于磁重联的中心机制是由一个复杂的行为与准奇异形成的电流层丰富的相关的小尺度磁岛称为等离子体团。本文提出了一种求解二维耗散磁流体动力学方程的新程序。一个不可压缩的模型的电流涡度制定代表选择，以遵循的电流片的形成和随后的磁重联过程。在非结构网格上采用二次基函数三角形有限元离散，并通过高度自适应的特征- Galerkin格式实现。简化的测试方程，并最终为磁重联相关的两个排斥电流通道之间的倾斜不稳定性的非线性发展的代码的适应性说明。改变伦德奎斯特数S，可以研究稳态Sweet-Parker重联状态（S < 10^4）和等离子体团主导重联状态（S > 10^5）之间的转变。解释在天体物理环境中，如在太阳日冕中的自由磁能的快速转换的机制的理解的影响进行了简要的讨论。
2019-06-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Fluid and Magnetofluid Modeling of Relativistic Magnetic Reconnection
利用双流体和磁流体模型研究了相对论性磁重联的流体尺度演化。相对论双流体模拟显示了动力学尺度以外的中尺度演化，并呈现准定常Petschek型重联。电阻相对论MHD模拟进一步显示了下游磁岛（等离子体团）内和周围的新激波结构。这些模型的一般讨论。
2011-10-13 astro-ph.HE
Effective resistivity in relativistic reconnection: a prescription based on fully kinetic simulations
本文基于不同引导场强度下的相对论性对等离子体完全动理学PIC模拟，拟合出仅依赖单流体MHD量的有效电阻率经验公式，可再现非理想电场并提升电阻MHD重联率。
2025-01-08 astro-ph.HE
Investigating Turbulence Effects on Magnetic Reconnection Rates Through Three-Dimensional Resistive Magnetohydrodynamical Simulations
University of Wisconsin（威斯康星大学）
本研究通过三维高分辨率MHD模拟验证湍流环境下磁重联率与伦德奎斯特数无关，支持快速湍动重联理论，同时探究了等离子体β和磁普朗特数对重联率的影响。
2025-06-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Numerical Treatment of Anisotropic Radiation Field Coupling with the Relativistic Resistive Magnetofluids
本文发展了一种求解完全狭义相对论电阻辐射磁流体力学的数值方法。我们的代码保证总质量，动量和能量守恒。辐射能量密度和辐射通量的一致更新使用M-1封闭方法，它可以解决一个各向异性的辐射场相比，爱丁顿近似以及通量限制扩散近似。对于电阻部分，我们采用欧姆定律的简单形式。对流项用近似的Riemann解显式求解，主要是HLL格式，并进行了一些试验的HLLC和HLLD格式。的源项，它描述了气体辐射相互作用和磁能量耗散，隐式集成，放松柯朗-弗里德里希-路易条件，即使在光学厚制度或大的磁雷诺数制度。虽然我们需要在每个网格点上反演$4\times 4$（用于气体-辐射相互作用）和$3\times 3$（用于磁能量耗散）矩阵以进行隐式积分，但它们是解析地获得的，而不妨碍大规模并行计算。我们表明，我们的代码给出了合理的结果，在理想的磁流体力学，传播辐射，辐射流体力学的数值试验。我们还将我们的电阻程序应用于相对论Petschek型磁重联，揭示了辐射阻力对重联率的影响。
2013-05-31 astro-ph.HE
Beyond ideal magnetohydrodynamics: Resistive, reactive and relativistic plasmas
我们发展了一个新的框架，在广义相对论带电流体动力学建模。该模型建立在最近开发的耗散流体变分多流体模型的基础上，考虑了相关效应，如电荷电流和热量的惯性，以及成熟系统的超流组件的解耦。我们讨论了该模型与标准相对论磁流体力学模型的比较，并考虑了流体动力学、微观物理学和基本状态方程之间的联系。作为插图的形式主义，我们考虑三个不同的双流体模型描述i）的欧姆定律的电阻带电流，ii）相对论热方程，和iii）一个方程表示的动量的一个解耦的超流组件。作为一个更复杂的例子，我们还制定了一个三流体模型，演示了热电效应。这个框架使我们能够在越来越复杂的层次上对中子星（和相关系统）进行建模，并使我们能够在天体物理学和宇宙学的一系列令人兴奋的问题上取得进展。
2016-10-03 astro-ph.HE gr-qc
Extending the infrastructure of the BAM code towards resistive general-relativistic magnetohydrodynamics: tests and first applications
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Institut für Physik und Astronomie, Universität Potsdam（波茨坦大学物理与天文学研究所）；Centro de Ciências Naturais e Humanas, Universidade Federal do ABC（ABC联邦大学自然与人文科学中心）
研究针对中子星相关天体物理现象中理想磁流体动力学近似的局限，扩展BAM代码纳入电阻性广义相对论磁流体动力学描述，经多种测试验证，发现非理想效应影响，凸显其对模拟合并后残余物演化的重要性，为后续研究奠基。
2026-07-14 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic Two-fluid Simulations of Guide Field Magnetic Reconnection
利用二维相对论双流体模拟方法研究了剪切磁位形（有引导场）中相对论磁重联的非线性演化。相对论导向场重联的特点是在出流通道内和附近的电荷分离和导向场压缩。随着导场的增加，出射能量的组成从玻印廷主导的变化。双流体模型的惯性效应对维持磁重联起着重要作用。简要讨论了单流体磁流体力学方法和相对论重联物理模型的意义。
2009-09-28 astro-ph.HE
Explosive reconnection of double tearing modes in relativistic plasmas: application to the Crab flares
利用电阻性相对论磁流体动力学（RRMHD）方法研究了双撕裂模（DTM）中的磁重联。本文考虑了二维直角坐标系中线性不稳定的双流片系统。对于足够大的纵向波长的初始扰动，一个快速的重联事件触发的二次不稳定性，结构驱动的非线性演化的磁岛。后者的重联阶段和时间尺度似乎弱依赖于等离子体的电阻率和磁化参数。我们讨论了这种爆炸性重联动力学的可能作用，以解释在蟹状星云脉冲星观测到的MeV耀斑。实际上，时间尺度和临界最小波长分别对条纹风的洛伦兹因子和发射区的位置给出了限制。
2013-08-05 astro-ph.HE
General-relativistic resistive-magnetohydrodynamic simulations of binary neutron stars
我们已经研究了一个等质量磁化中子星二进制内的电阻磁流体动力学（RMHD）的方法，在该方法中，高导电的恒星内部是匹配的电真空外部的动力学。因为我们的分析是为了评估合并后的动态二进制的电阻效应，并通过崩溃引入的修改，我们进行了密切的比较与传统的理想磁流体动力学近似内进行的等效模拟。我们发现这两种演化有许多相似之处，但也有一个重要的区别：在RMHD模拟中，超大质量中子星的生存时间增加了。这种差异是由于在电阻机制中效率较低的磁制动机制，其中物质可以穿过磁场线移动，从而减少了角动量的向外传输。本文所进行的RMHD和理想磁流体动力学模拟都是在比我们以前的工作更高的分辨率和不同的网格结构下进行的[L。雷佐拉湾贾科马佐湖Baiotti，J. Granot，C. Kouveliotou和M. A.阿洛伊，太空人。J. Letters 732，L 6（2011）]，但证实了由黑洞-环面系统产生的有序磁场的低密度漏斗的形成。在这两种情况下，磁场在高导电圆环中主要是环形的，而在几乎真空的漏斗中主要是极向的。在漏斗中发生的重连过程或中微子湮灭，我们没有一个模型，可能会增加漏斗中的内能并发射相对论外流，然而，在这些模拟中没有产生。
2015-11-10 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Reconnection and particle acceleration in interacting flux ropes I. Magnetohydrodynamics and test particles in 2.5D
利用电阻磁流体力学（MHD）模拟方法结合相对论测试粒子方法研究了与电流驱动不稳定性相关的磁重联和非热粒子分布。我们提出了一个系统，两个平行的，排斥电流通道在最初的无力平衡，作为一个简化的代表性的通量绳在恒星磁层。电流通道在Alfvénic时间尺度上经历旋转和分离，形成次级岛和（直到撕裂不稳定）电流片，其中预计将发展非热能分布。使用最近开发的粒子模块，我们的开源网格自适应MPI-AMRVAC软件，我们模拟MHD演化结合测试粒子处理MHD快照。我们探讨下，等离子体$β$条件下最快的重联发生在两个半维（2.5 D）的情况下，在这些设置测试粒子的演变。我们量化的能量分布，加速机制，相对论修正的粒子运动方程和磁主导的质子-电子等离子体的电阻率的影响。由于大的电阻电场和无限长的电流通道中的粒子的不确定的加速，硬能谱被发现在2.5维配置。这些数值伪影的解决方案提出了2.5D设置和未来的3D工作。我们讨论了磁流体力学的一个额外的扭结不稳定性在3D设置和预期的影响能量分布。所获得的结果作为一个证明的原则，在MHD模拟测试粒子的方法，相关的探索不太理想的情况下，如太阳耀斑和更奇特的天体物理现象，如黑洞耀斑，磁星磁层和脉冲星风星云。
2017-02-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetospheric Accretion and Ejection of Matter in Resistive Magnetohydrodynamic Simulations
本文通过二维轴对称电阻性MHD模拟，首次发现纯电阻性磁层中可产生由压力梯度与磁力驱动、伴随边界层磁重联的准稳态快速微抛射，其质量通量随磁场强度和恒星自转率增大而增大，与盘冕密度比及电阻率大小无关。
2013-02-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
Reconnection-Driven Energy Cascade in Magnetohydrodynamic Turbulence
本文通过三维磁流体动力学模拟发现，磁重联将电流片破碎为等离子体团链，从而形成由等离子体团增长率控制的新型湍流能量级联，使能谱变陡至-2.2并改变涡旋各向异性。
2022-10-19 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Fast reconnection in relativistic plasmas: the magnetohydrodynamics tearing instability revisited
磁主导等离子体中的快速重联经常被用于磁星巨耀斑模型，脉冲星风中的磁耗散，或解释蟹状星云中观测到的伽马射线耀斑，因此它的研究在高能天体物理学中至关重要。在这里，我们研究，通过二维数值模拟，线性相位和随后的非线性演化的撕裂不稳定性的相对论电阻磁流体力学的框架内，适当的情况下，阿尔文速度接近光速。研究发现，不稳定性的线性相位与经典MHD中的分析非常吻合，在经典MHD中，增长率与伦德奎斯特数S成S^-1/2的比例，唯一的例外是由于热能和磁能的贡献而增加的惯性项。此外，当考虑纵横比为S^-1/3的反比的薄电流片时，恢复了所谓的“理想”撕裂状态，模式的增长与S无关，并且非常快，只有几个光穿过片长度的时间。波动的整体增长被认为是完全取决于背景阿尔芬速度的值。在完全非线性阶段，我们观察到一个朝向基模的逆叶栅，Petschek型超声速射流从X点以外部Alfven速度传播，并且在预测值R~（ln S）^-1处有一个快速的重联速率。
2016-05-20 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Numerical evolution of the resistive relativistic magnetohydrodynamic equations: a minimally implicit Runge-Kutta scheme
提出最小隐式 Runge-Kutta（MIRK）方法用于电阻相对论磁流体力学方程的数值演化，通过扩充方程组处理约束，相比 IMEX 方法显著减少了守恒变量恢复次数，在保证处理刚性项稳定性的同时计算成本与显式方法相近。
2025-01-19 astro-ph.HE physics.comp-ph
General relativistic resistive magnetohydrodynamics with robust primitive variable recovery for accretion disk simulations
黑洞天体物理学的最新进展，特别是事件视界望远镜（EHT）在星系M87中心发现的第一个超大质量黑洞的视觉证据，以及引力合作组织在银河系中心Sgr A* 的事件视界附近探测到的轨道“热点”，需要开发新的数值方法来理解潜在的等离子体微观物理学。与这种热点有关的非热辐射被证明是源于等离子体团，这些等离子体团是由于最内层吸积区薄电流层中的磁重联而形成的。在黑洞吸积盘和喷流中，电阻率在电流片的形成、磁重联和等离子体团的生长中起着至关重要的作用。在三维广义相对论磁流体动力学（GRMHD）程序BHAC中加入了电阻率，并提出了一种隐式-显式方案来处理GRMHD方程中的刚性电阻源项。该算法进行了测试，结合自适应网格细化，以解决电阻尺度和约束运输方法，以保持磁场螺线管。原始变量的恢复，相对论磁流体动力学代码的关键部分，提出了几种新的方法，并比较的准确性，鲁棒性和效率。我们提出了一个新的反演策略，允许连续GRMHD模拟低气磁压力比和高磁化制度适用于黑洞吸积盘，喷气机，和中子星磁层。我们应用新的方案来研究电阻率对吸积黑洞的影响，并考虑了重联的耗散效应。
2019-08-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
An efficient approach to resistive GRMHD simulations of binary neutron star mergers
University of Southampton（南安普顿大学）
本文提出一种避免矩阵求逆的流体框架公式，高效实现电阻性广义相对论磁流体动力学模拟，在保持精度的同时降低计算成本，并揭示双中子星并合中电阻效应可导致可测量的引力波信号差异。
2026-11-02 astro-ph.HE gr-qc
Dissipative Magnetohydrodynamics for Non-Resistive Relativistic Plasmas
基于非电阻性（一般）相对论粘性等离子体的14矩封闭，我们描述了一个新的数值方案，能够处理所有的一阶耗散效应（热传导，体和剪切粘度），以及各向异性诱导的存在下的磁场。后者根据热陀螺频率或等效地热拉莫尔半径来参数化，并且允许正确地捕获热霍尔效应。通过求解一个扩展的Israel-Stewart-like系统的耗散量，通过刚性松弛强制执行代数约束，我们能够将所有一阶耗散项转换为通量发散形式。这使我们能够应用传统的高分辨率激波捕捉方法的方程，使该系统适用于高湍流的数值研究。我们提出了几个数值测试，以评估我们的数值方案在平坦时空的鲁棒性。14矩闭合可以无缝地插值于中子星合并中发现的高度碰撞极限和适用于黑洞吸积问题中弱碰撞等离子体的相对论布拉金斯基磁流体力学的高度各向异性极限之间。我们相信，这种新的配方和数值方案将是有用的相对论磁化流的广泛的类。
2021-09-07 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Visco-Resistive Plasmoid Instability
在线性和非线性区域分析了粘阻电流片中的等离子体团不稳定性。线性增长率和波数被发现作为$S^{1/4} {\left( {1 + {P_m}} \right)}^{-5/8}$和$S^{3/8} {\left( {1 + {P_m}} \right)}^{-3/16}$相对于伦德奎斯特数$S$和磁性普朗特数$P_m$的比例。此外，线性层宽度被示出为按比例缩放为$S^{-1/8} {(1+P_m)}^{1/16}$。当等离子体团进入非线性区域时，其增长从指数增长减慢到代数增长。特别地，发现等离子体团的非线性生长的时间尺度是$τ_{NL} \sim S^{-3/16} {(1 + P_m)^{19/32}}{τ_{A,L}}$。等离子体团的非线性增长是从根本上不同于线性的，它被证明是必不可少的，以了解全球电流片中断。还讨论了等离子体团不稳定性如何使粘阻等离子体中的快速磁场重联。特别是，它表明，递归等离子体团的形成可以触发碰撞的重联制度，如果$S \gtrsim L_{cs} {(ε_c l_k)^{-1}} {(1 + {P_m})^{1/2}}$，其中$L_{cs}$是全球电流片的一半长度和$l_k$是相关的动力学长度尺度。另一方面，如果电流片保持在碰撞制度，全球（时间平均）的重联率被证明是$\left\langle {{{\left. {dψ/dt} \right|}_X}} \ri…
2016-04-06 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Reconnection-controlled decay of magnetohydrodynamic turbulence and the role of invariants
我们提出了一个新的理论图片的磁主导，衰减湍流的情况下，平均磁场。我们证明，这种湍流是由磁结构的重联，而不是由理想的动力学，如先前所假设的。我们得到预测的磁能衰减规律，提出湍流衰变的重联时间尺度，同时尊重守恒的某些积分不变量表示拓扑约束所满足的重联磁场。众所周知，磁螺旋度对于初始螺旋场配置是这样的不变量，但不约束非螺旋衰减，其中体积平均磁螺旋度密度为零。对于这样的衰减，我们提出了一个新的积分不变量，类似于Loitsyansky和萨夫曼不变量的流体动力学湍流，表示保守的随机（缩放为$\mathrm{volume}^{1/2}$）磁螺旋包含在任何足够大的体积。我们的处理导致了对磁能衰减定律的新预测：特别是，当我们期望重连快速时螺旋湍流的规范$t^{-2/3}$幂律时（即，等离子体团为主的或随机的），我们发现一个较浅的$t^{-4/7}$衰减在缓慢的'斯威特帕克'重联制度，在更好的协议与现有的数值模拟。对于非螺旋领域，目前还没有明确的理论，我们预测的$t^{-10/9}$和$t^{-20/17}$的快速和缓慢的重联制度，分别幂律。我们制定了一个一般原则的湍流系统的衰减受到保存的Saffman一样的不变量，并提出它如何可能被应用到MHD湍流与强平均磁场和各向同性MHD湍流与初始均分之间的磁场和动能。
2021-09-02 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetohydrodynamic Turbulence in the Plasmoid-Mediated Regime
磁流体动力学湍流和磁重联在天体物理环境中普遍存在。在大多数情况下，这些过程不是孤立发生的，而是相互作用的。这使得这些过程的综合理论极具挑战性。在这里，我们提出了一个理论的磁流体动力学湍流驱动在大尺度上，自洽帐户的相互作用与磁重联发生在较小的尺度。磁重联产生等离子体团，这些等离子体团从磁场产生的噪音中生长出来，最终破坏了它们诞生的片状结构。这些结构的破坏导致湍流能量级联的修改，这反过来又通过湍流产生的噪声对等离子体团形成施加反馈效应。在这种等离子体团介导的范围内的能谱相对于标准惯性范围变陡，并且不遵循简单的幂律。由于湍流和重联之间的复杂的相互作用，我们还发现，长度尺度，标志着开始的等离子体团介导的范围和耗散长度尺度不服从真正的幂律。过渡磁雷诺数以上的等离子体团的形成变得统计上显着足以影响湍流级联是相当温和的，这意味着等离子体团预计将修改许多天体物理系统中的湍流路径耗散。
2018-03-26 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Magnetically threaded accretion disks in resistive magnetohydrodynamic simulations and asymptotic expansion
本文结合薄磁吸积盘的稳态渐近展开方程与PLUTO电阻MHD模拟，揭示盘内磁场被显著压低、盘外膨胀影响净力矩，并定量给出恒星力矩与自旋加速时间尺度。
2023-08-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Relativistic magnetohydrodynamics from kinetic theory
Universidade Federal Fluminense（弗鲁米嫩塞联邦大学）
基于相对论Boltzmann-Vlasov方程和14矩近似，推导了强电磁场下相对论耗散磁流体动力学的因果二阶方程，揭示了磁场诱导的各向异性输运和耗散振荡。
2026-07-01 astro-ph.HE hep-th nucl-th
A New numerical scheme for resistive relativistic MHD using method of characteristics
我们提出了一种新的数值方法的特殊相对论电阻磁流体动力学标量电阻率，可以处理一系列的现象，从非相对论的相对论（冲击，接触不连续性，和阿尔文波）。该格式采用近似黎曼解计算流体的数值通量，采用特征线法计算电磁场。由于该方案采用了合适的特征速度，因此能够精确地解决不能近似为理想磁流体力学且特征速度远低于光速的问题。数值结果表明，我们的格式可以解决上述问题以及近似理想的MHD问题。我们的新方案特别适合于初始磁场较弱的系统，以及相对论和非相对论速度的混合现象;例如，吸积盘中的MRI和超阿尔夫文湍流。
2011-05-28 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.comp-ph
Turbulent Reconnection in Relativistic Plasmas And Effects of Compressibility
本文利用三维相对论电阻磁流体力学模拟研究了湍流对相对论等离子体中磁重联的影响。我们发现，由于湍流效应类似于非相对论的情况下，重新连接率成为独立的等离子体电阻率。我们还发现可压缩湍流效应修正了非相对论不可压缩等离子体中预测的湍流重联率;当注入速度接近Alfvén速度时，重联率饱和甚至衰减。结果表明，当Alfvén马赫数达到约$0.3$时，当可压缩分量变为不可压缩模式的一半时，可压缩性不容忽视。所获得的最大重连率约为$0.05$至$0.1$，如果注入规模与片材长度相当，则其将能够达到约$0.1$至$0.2$。
2015-10-23 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Proton Acceleration in Low-beta Magnetic Reconnection with Energetic Particle Feedback
本研究针对磁重联中高能粒子在磁流体尺度的反作用研究空白，提出MHD-SDE耦合方法，发现低β磁重联下高能粒子反馈会抑制压缩结构、形成更陡的幂律能谱，证实其在磁重联与粒子加速中的关键作用。
2024-11-04 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Extended theory of the Taylor problem in the plasmoid-unstable regime
考虑薄重联电流片的等离子体团不稳定性，解决了强迫磁重联的一个基本问题。在这个问题中，重联是由一个小振幅的边界扰动撕裂稳定的平板等离子体平衡。结果表明，磁重联过程的演化依赖于外源扰动和微观等离子体参数。小的扰动导致缓慢的非线性卢瑟福演化，而较大的扰动可以导致一个稳定的斯威特帕克相或等离子体相。触发等离子体相所需的阈值扰动幅度的表达式推导，以及在等离子体为主的政权的重连率的解析表达式。粘阻磁流体动力学模拟补充分析计算。等离子体团的形成起着至关重要的作用，允许快速重联在磁流体动力学等离子体，和所提出的结果表明，它可能会发生，并具有深远的后果，即使等离子体撕裂稳定。
2015-04-15 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
