Cross helicity and related dynamo
湍流交叉螺旋度直接关系到平均涡度的电动势和平均磁场应变的雷诺应力张量的耦合系数。这表明，交叉螺旋效应是重要的情况下，全球不均匀的流动和磁场结构。由于这种大尺度结构在地球/天体物理现象中普遍存在，交叉螺旋度效应有望在地球/天体物理流动中发挥重要作用。在湍流交叉螺旋度的存在下，平均涡旋运动对湍流电动势有贡献。由于这种效应产生的磁场被称为交叉螺旋发电机。介绍了交叉螺旋发电机的几个特点。与螺旋度或$α$效应中${\bf{J}}$与湍流电动势中的${\bf{B}}$对齐的情况不同，我们通常在交叉螺旋度发电机中具有有限的平均场洛伦兹力${\bf{J}} \times {\bf{B}}$。这给出了交叉螺旋度效应的一个显著特征。通过在动量方程中考虑交叉螺旋度的影响，我们看到了这种影响的几个有趣的结果。与平均磁剪切耦合的湍流交叉螺旋度减小了湍流或涡动粘性的影响。流动诱导是这种效应的一个重要结果。交叉螺旋发电机的一个关键问题是研究如何以及有多少交叉螺旋可以在湍流中存在。在交叉螺旋度输运方程的基础上，讨论了交叉螺旋度输运的产生机制。一些最近的事态发展，在数值验证的基本概念的交叉螺旋发电机。
2013-06-26 astro-ph.SR
Advances in mean-field dynamo theory and applications to astrophysical turbulence
本文综述了平均场论的最新进展，并讨论了平均场理论在太阳、晚型恒星、吸积盘、星系和早期宇宙中的应用。我们特别关注时空非局部性方面，这是一个主要的见解，出现了从应用测试场方法到不同长度和时间尺度的磁场。我们还回顾了非线性淬火的地位和磁螺旋度的关系，这是一个重要的现代太阳发电机理论的观测诊断。太阳和一些恒星发电机似乎都在一个尚未成功建模的中间状态下运行。这一机制的一端是类似反太阳的差异自转，另一端是属于超活跃恒星的恒星活动周期。模拟这种制度的困难可能与模拟太阳/恒星对流的缺点有关。在银河系和河外星系的长度尺度上，观测的限制仍然不那么严格和不确定，但最近在理论和观测方面的进展表明，可能很快就有可能进行更有说服力的比较。在整个早期宇宙中反向级联磁螺旋度的可能性在解释宇宙学长度尺度上磁场的下限以及宇称破缺和这种场的有限螺旋度的可能性方面特别令人兴奋。
2018-07-09 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Budget equations and astrophysical nonlinear mean-field dynamos
本研究针对现有非线性平均场发电机代数淬灭理论的不足，引入总湍流动能预算方程分析三类湍流中的磁场反馈效应，发现非线性发电机数随大尺度磁场增强而减小，最终使三类平均场发电机不稳定性被饱和。
2023-12-16 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetic Flux Transport by turbulent reconnection in astrophysical flows
MHD湍流在天体物理环境中的作用仍然存在很大争议。贯穿这场辩论的一个重要问题是磁通量的传输。这在恒星形成的背景下尤其重要。当云在引力作用下坍缩形成恒星时，必然存在某种磁通量传输。否则新生恒星的磁场会比观测到的大几个数量级。此外，在恒星形成的后期阶段被拖曳的磁通量可以从原恒星周围生长的吸积盘中移除所有的旋转支持。在恒星形成的不同阶段，经常被用来传输磁场的机制，即双极扩散，其效率最近受到了检验。我们在这里讨论的磁通量传输的另一种机制是基于湍流快速磁重联。我们回顾了最近的结果，从三维MHD数值模拟表明，这种机制是非常有效的去耦和运输磁通量从内部密集的地区的崩溃云的郊区在不同阶段的恒星形成。我们还讨论了这种机制的背景下发电机过程，并推测它可以发挥作用，在太阳发电机和吸积盘发电机过程。
2011-12-20 astro-ph.SR
Numerical simulations of astrophysical dynamos and applications to giant planets
本研究通过数值模拟探讨了自激发电机在星际介质和巨行星内部的作用，分析了磁场演化及行星磁性特征。
2025-12-10 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Mean Field Electrodynamics: Triumphs and Tribulations
平均场电动力学理论，现在庆祝其50岁生日，对我们的宇宙发电机模型产生了深远的影响，大大提高了我们对这种发电机如何运作的理解。在这里，我讨论了它的一些成功之处，但也讨论了在流体（或等离子体）中发电机的平均场方法中可能出现的一些问题，这些流体（或等离子体）既是高度湍流的，也是非常好的电导体，就像在所有天体物理环境中发现的那样。
2018-04-09 astro-ph.SR
Small-scale dynamos on the solar surface: dependence on magnetic Prandtl number
在太阳表面层可能的小规模发电机行动的问题是重新与现实的三维MHD模拟。在其他的MHD问题，发电机行动被发现是一个敏感的函数的磁普朗特数${\rm P_{\rm m} }=ν/η$，它消失在一个临界值${\rm P_{\rm c}}$，这是一个函数的数值分辨率。在3.5 km的网格间距处，基于代码（STAGGER）中实现的超扩散系数的${\rm P_{\rm c}}$为$\approx 1$，随着网格间距的增加而增加。在其他设置中，它仍然不确定是否存在小规模发电机行动的天体物理极限，其中${\rm P_{\rm m} }<<1$和磁雷诺数${\rm R_m}\gg 1$。这个问题是讨论的背景下，外部杂散字段被观察到在其他数值和实验室系统中产生和维持发电机行动的强烈影响，并与II型超瞬态行为的发电机行动中观察到的外部字段的情况下。
2015-05-18 astro-ph.SR
Connecting mean-field theory with dynamo simulations
本文回顾平均场发电机理论与三维磁流体动力学模拟之间的联系，涵盖湍流输运系数计算和模拟的平均场建模，并总结其在解释太阳与恒星磁场模拟中的成功与挑战。
2025-07-01 astro-ph.SR
Small-scale dynamos: From idealized models to solar and stellar applications
本文综述小尺度发电机从宁静太阳观测、理想化运动学增长与非线性饱和模拟，到太阳及类太阳恒星对流发电机应用的研究进展。
2023-05-04 astro-ph.SR
Global dynamo models from direct numerical simulations and their mean-field counterparts
上下文最近开发的测试场方法允许计算发电机系数从全球，直接数值模拟。随后使用这些参数的平均场模型，使我们能够比较自洽发电机模型与他们的平均场。到目前为止，这已经完成了旋转磁对流和一个简单的基准发电机，这两者都是（准）静态的模拟。目标。结果表明，在低Rossby数制度的混沌时间依赖发电机可以适当地描述相应的平均场结果。此外，它指出在哪些条件下平均场模型不匹配直接数值模拟。方法.本文在Boussinesq近似下求解了旋转球壳中的磁流体动力学方程。在此基础上，我们计算的平均场系数的几个模型的帮助下，以前开发的测试场方法。这些系数的平均电动势的参数化测试对直接数值模拟。此外，我们使用确定的发电机系数的平均场模型和比较结果与方位平均场直接数值模拟。结果快速旋转发电机的方位角和时间平均电动势是足够好的参数化的一组确定的平均场系数。在以前考虑的（准）平稳发电机相比，混沌的时间依赖性导致一个改进的尺度分离，从而直接数值模拟和平均场结果之间的协议。
2011-05-14 astro-ph.SR
Dissipative effects on the sustainment of a magnetorotational dynamo in Keplerian shear flow
磁旋转发电机一直被认为是天体物理学吸积盘中湍流角动量输运的可能驱动因素之一。然而，各种数值结果表明，这种发电机可能难以激发在天体物理学相关的制度的磁普朗特数（Pm）显着小于单位，目前还不清楚的原因。这篇文章的目的是提出的第一个结果，正在进行的数值调查的作用，在这个问题中的线性和非线性耗散效应。结合参数的探索和不可压缩的非线性MRI发电机周期的过渡动力学在大的纵横比剪切盒的能量分析，我们发现，湍流磁扩散的激励和维持这个发电机在中等磁雷诺数（Rm）越来越难以减少Pm。这将导致发电机的临界Rm的增加，增加运动学雷诺数（Re），与早期的数值结果一致。鉴于其非常通用的性质，我们认为，湍流磁扩散可能是一个重要的决定因素，MRI发电机激发磁盘，也可能限制MRI湍流在低PM制度的角动量运输的效率。
2014-10-13 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Global-scale Magnetism (and Cycles) in Dynamo Simulations of Stellar Convection Zones
年轻的太阳型恒星旋转迅速，磁场非常活跃。它们表面的磁场可能起源于它们的对流包络，在那里对流和旋转可以驱动强大的发电机作用。在这里，我们探讨了全球规模的恒星对流在快速旋转的太阳使用3-D MHD滞弹性球谐（ASH）代码的模拟。这些发电机中的磁场在全球范围内组织成跨越对流区的花环状结构。我们详细探讨了一种比太阳快五倍的情况。这种发电机模拟，称为案例D5，重复了全球尺度极性的准周期逆转。我们将这种情况D5与我们已经能够探索和讨论的更广泛的模拟家族进行比较，未来的模拟和观测如何促进我们对恒星发电机和磁性的理解。
2010-12-30 astro-ph.SR
Mean-Field Modeling of $α^2$-Dynamo Coupled with Direct Numerical Simulations of Rigidly Rotating Convection
采用笛卡尔几何直接数值模拟方法，探讨了刚性旋转分层对流中大尺度发电机的机制。一个平均场发电机模型也构造使用湍流速度剖面一致提取相应的DNS结果。通过DNS和我们的平均场模型之间的定量比较，它表明，振荡的$α^2$发电机波，激发和维持在对流区，是负责大规模的磁活动，如周期性极性反转和时空迁移。结果提供了强有力的证据表明，不均匀的$α$效应，这是一个自然的旋转分层对流的结果，可以是一个重要的先决条件，大规模恒星发电机，即使没有$Ω$效应。
2014-09-22 astro-ph.SR
Dynamical fast flow generation/acceleration in dense degenerate two-fluid plasmas of astrophysical objects
我们已经表明，由于统一的反向发电机/发电机机制的初始湍流（微尺度）的磁场/速度场的简并二流体天体物理系统中的快速宏观尺度等离子体流的产生/放大。这一过程与微观尺度的统一发电机是同时进行的，并相互补充。研究发现，宏观尺度流动的产生是磁流体耦合的必然结果，宏观尺度快速流动的产生与磁场的产生是同时发生的，两者成比例增长。由此产生的动态流加速是直接成比例的初始湍流磁（动能/磁）能量在简并的e-i（简并的e-p）天体物理等离子体的过程是非常敏感的系统和磁流体耦合的简并水平。在简并e-p等离子体中，对于实际的物理参数，总是存在这样一个色散关系的实解，它保证了强宏观尺度流/外流的形成;产生/加速的局部超Alfvénic流非常快，Alfvén马赫数为$> 10^3$，正如在各种天体物理外流中所观察到的那样
2020-09-16 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Advances in theory and simulations of large-scale dynamos
本文综述了大规模发电机理论的最新分析和计算进展。即使不引用平均场论，磁螺旋度约束的重要性也是显而易见的。τ近似产生的表达式显示了磁螺旋度如何被纳入平均场论。测试场方法允许在线性和非线性制度的湍流输运系数的准确的数值测定。最后，对太阳能发电机提出了一些批评意见，并强调了未来的研究目标。
2009-01-05 astro-ph.SR
On global solar dynamo simulations
全球发电机模拟解决磁流体动力学（MHD）方程一直是天体物理学家的工具，他们试图了解太阳的磁性几十年来。近年来，发电机理论中的许多基本问题已经通过局部数值模拟进行了详细研究，这些模拟简化了问题，并允许孤立地研究物理效应。然而，全球模拟仍然受到空间分辨率过低的老问题的困扰，导致雷诺数和尺度分离比太阳低得多。再现太阳的内部旋转，这在发电机过程中起着关键作用，也是一个非常困难的问题。本文综述了太阳全球发电机模拟的现状。重点放在努力了解如何大规模的磁场，即其长度尺度大于湍流的规模，是在太阳中产生的。从平均场论和本地模拟的一些教训进行了审查，并讨论其可能的影响，全球模式。对目前太阳模拟中存在的一些问题提出了可能的解决办法。
2011-07-06 astro-ph.SR
Universality of the Small-Scale Dynamo Mechanism
我们量化的湍流发电机行动在太阳和发电机行动在理想化的模拟研究之间可能存在的差异。为了这个目的，我们比较傅立叶空间壳到壳的能量传递速率的三个增量更复杂的发电机模拟：不可压缩的，由随机流驱动的周期性模拟，模拟Boussinesq对流，和模拟完全可压缩的对流，包括物理相关的近地表层的太阳。对于每一个模拟研究，我们发现，发电机机制是普遍的运动制度，因为能量从湍流转移到磁场的波数在惯性范围内的能谱。添加的物理效应相关的太阳近地表层，包括分层，压缩性，部分电离，辐射能量传输，似乎不会影响发电机机制的性质。惯性范围的剪切应力在磁场放大中的作用是独立于外尺度的情况，包括强迫和分层。虽然壳到壳的能量传递函数有类似的性能，在平均流驱动发电机在每个模拟研究，这些模拟的饱和状态是不普遍的，因为在驱动波数的流量是一个重要的能量来源的磁场。
2011-05-03 astro-ph.SR
Probing quiet Sun magnetism using MURaM simulations and Hinode/SP results: support for a local dynamo
我们获得的信息磁通量目前在安静的太阳辐射MHD模拟与日出/SP观测比较，特别强调的作用，表面发电机行动。模拟运行与不同的磁雷诺数（Rm）一起使用的观测在不同的日心角与不同程度的噪音。结果表明，模拟与施加的混合极性的字段和RM低于发电机动作的阈值再现所观察到的垂直通量密度，但没有显示足够高的水平通量密度。在目前可行的最高Rm下进行的地面发电机模拟产生了与观测结果一致的水平和垂直通量密度比，但总体振幅太低。基于局部发电机模拟的性质，将磁场强度按因子2 - 3进行试验性缩放，再现了在互联网络区域中观察到的信号。我们发现在不同的日心角的观测协议。我们的分析表明，在光深度单位处，互联网络中的平均场强大约为170 G。我们的研究表明，表面发电机可以负责大部分的磁通量在安静的太阳网络以外的外推到更高的Rm是有效的。
2010-01-13 astro-ph.SR
Solar-like dynamos and rotational scaling of cycles from star-in-a-box simulations
利用磁流体动力学方法对不同自转速率的类太阳恒星中的对流和发电机进行了模拟。这些模拟产生了类似太阳的差异旋转，具有快速赤道和慢速两极，以及类似于太阳的磁场活动，在表面具有向赤道迁移的活动。此外，在这里考虑的有限样本中，随着旋转周期的减小，旋转与循环周期的比率几乎是恒定的。这让人想起了观测中提出的恒星不活跃分支，并且与大多数早期的球壳模型模拟结果不同。虽然在目前的模拟中发电机的确切激发机制尚不清楚，但由于包含辐射核心和恒星外部区域而产生的磁场更大的自由度对塑造发电机很重要，这是合理的。
2022-02-09 astro-ph.SR
Simulations of solar and stellar dynamos and their theoretical interpretation
本文综述了太阳与恒星发电机三维数值模拟的现状，指出罗斯贝数表征的自转是决定磁活动水平与特征的关键因素，并讨论了用平均场发电机理论解释全球三维模拟的进展。
2023-05-26 astro-ph.SR
Convective Dynamo Simulation with a Grand Minimum
评估了在模拟以太阳速度三倍旋转的类太阳恒星中实现的全球尺度发电机作用。三维MHD滞弹性球谐函数（ASH）的代码，增加了粘度最小化计划，捕捉对流和发电机过程中，这G型星。模拟是在一个球壳，包括3.8密度尺度高度的太阳能对流区。结果发现，发电机的行动与高度的时间变化发生，许多周期性的极性反转发生大约每6.2年。磁能也有规律地上升和下降。磁能量循环产生于洛伦兹力对差动旋转的反馈，而导致极性反转的过程则更为复杂，似乎是由对流与平均环向场的相互作用引起的。此外，赤道迁移的环向场被发现，这是联系在一起的变化的微分旋转，并可能到一个非线性发电机波。这个模拟也进入了一个持续大约20年的大极小期，之后发电机恢复了其正常的极性周期。
2015-03-13 astro-ph.SR
Global simulations of stellar dynamos
太阳磁场的发电机机制一直是天体物理学中的一个未解决的问题。不同的理论被提出来解释这些现象，但都无法重现太阳磁场的观测特性。因此，从头计算模拟的对流发电机在一个球壳原来是解决这个问题的最佳选择。在这项工作中，我们回顾了过去几十年来在全球模拟中所做的努力。关于平均流的发展和维持，以及平均磁场，我们讨论了不同的模拟策略之间的协议和分歧点。特别注意的是与EULAG-MHD代码进行的隐式大涡模拟。
2020-01-29 astro-ph.SR
Differential Rotation in Solar Convective Dynamo Simulations
利用磁流体动力学（MHD）方法模拟了太阳辐射扩散热驱动下的旋转太阳对流包层中的对流发电机。该模拟类似于Fan & Fang（2014）中报道的模拟，但具有进一步降低的粘度和磁扩散。由此产生的对流发电机产生了一个大尺度的平均场，表现出类似的不规则的周期性行为和极性反转，并自洽地保持了类似太阳的差异旋转。类太阳差异旋转（赤道旋转更快）的主要驱动力是雷诺应力导致角动量从旋转轴向外净传输，我们发现这种传输随着粘度降低和磁扩散而增强。
2015-12-25 astro-ph.SR
Dynamo cycles in global convection simulations of solar-like stars
几颗类太阳恒星表现出类似于太阳的周期性磁场活动，如在光球和色球层发射中发现的。我们希望了解这些活动周期的旋转依赖性所涉及的物理机制。我们使用三维磁流体动力学模拟的全球对流发电机模型的类太阳恒星的发电机的旋转依赖性进行调查。我们进一步应用测试场方法来确定这些模拟中的$α$效应。我们发现发电机具有明确的振荡平均磁场为中度和快速旋转运行。对于较慢的旋转，场是恒定的或呈现不规则的周期。在中等和快速旋转区，循环周期随旋转而微弱增加。这种行为可以很好地解释与帕克-吉村发电机波赤道旅行。尽管$α$效应随着旋转的增加而变得更强，但剪切减小得更陡，导致这种对旋转的弱依赖性。与其他数值研究类似，我们没有发现Brandenburg等人（1998）提出的活动分支。然而，我们的模拟似乎更符合Distefano et al.（2017）和Olspert et al.（2017）提出的过渡分支。如果太阳表现出类似于我们在模拟中发现的发电机波，它将在对流区深处运行。
2018-05-07 astro-ph.SR
On the cause of solar-like equatorward migration in global convective dynamo simulations
我们目前的结果从四个对流驱动恒星发电机模拟球楔几何。所有这些模拟产生循环和迁移平均磁场。通过详细的比较，我们表明，迁移方向可以解释的$αΩ$发电机波的帕克-吉村规则。我们的结论是，赤道迁移在这个和以前的工作是由于一个积极的（消极的）$α$的影响，在北（南）半球和负径向梯度$Ω$外的这些模型的内切圆柱。这一想法得到了向赤道传播区域中负径向切变和环向场强度之间的强相关性的支持。
2014-11-28 astro-ph.SR
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
Simulations of fully convective M dwarfs: dynamo action with varying magnetic Prandtl numbers
M矮星是低质量的主序星，是太阳附近数量最多的恒星类型，已知它们具有显著的磁场活动。本工作的目的是探索发电机的解决方案和磁场的完全对流M矮星与不同的磁普朗特数${\rm Pr_M}$，和旋转周期（${\rm P_{rot}}$）为43天。已知${\rm Pr_M}$在发电机作用中起重要作用;低- $\rm Pr_M$和大- $\rm Pr_M$的发电机具有非常不同的性质。我们进行了三维磁流体动力学（MHD）的数值模拟与“星在一个盒子”模型使用恒星参数的M5矮星与$0.21 M_{\odot}$。我们发现发电机的解决方案是敏感的${\rm Pr_M}$。在这个旋转周期的模拟目前的大规模磁场的周期性循环${\rm Pr_M} \leq 2$ ;对于更高的值的周期消失和不规则的解决方案出现。我们的研究结果是一致的，与以前的研究表明，发电机在完全对流星的行为类似的部分对流星。
2022-06-28 astro-ph.SR
Solar magnetoconvection and small-scale dynamo: Recent developments in observation and simulation
本文对太阳磁对流的一些观测和理论问题进行了综述。我们讨论了最近的事态发展，我们的理解的小尺度结构的磁场在太阳表面和它的相互作用与对流，这是在当前的研究中心。主题范围从超颗粒形成的磁网络上的活跃区域的谱区到无处不在的“湍流”网络场。在理论方面，我们专注于磁场产生的小规模发电机行动。
2015-11-13 astro-ph.SR
Rotational threshold in global numerical dynamo simulations
对低质量恒星的磁场观测表明，随着自转速率的增加，磁场活动也会增加。所谓的活动-旋转关系通常归因于产生磁场的潜在发电机过程的变化。我们研究了全球数值发电机模型中场强对旋转的依赖性，并根据能量考虑来解释我们的结果。与Christensen & Aubert（2006）提出的标度律一致，我们模拟中的场强由用于产生磁场的可用功率的分数设定。在我们的模型中，这是由计算为欧姆与总耗散之比的发电机效率控制的。发电机的效率增长强劲，增加旋转速率的Rossby数为0.1，直到它达到其上限的1，并成为独立的旋转。这种效率增益与该参数范围内的平均电动势的强旋转依赖性有关。另一方面，对于Rossby数明显大于0.1的多极模型，我们没有发现场强对旋转的系统依赖性。在我们的偶极模型中发现的发电机效率的提高是否解释了所观察到的活性-旋转关系需要进一步评估。
2012-12-31 astro-ph.SR
A Double-Ring Algorithm for Modeling Solar Active Regions: Unifying Kinematic Dynamo Models and Surface Flux-Transport Simulations
倾斜双极活动区的出现及其通量的分散，通过扩散，差异旋转和纬向环流等过程被认为是太阳极场逆转的原因。这个过程（通常称为Babcock-Leighton机制）通常被建模为近表面的，空间分布的$α$效应在运动学平均场发电机模型。然而，这种配方导致极场强度和纬向流速度之间的关系，这是相反的建议，通过物理洞察力和预测的表面通量输运模拟。考虑到这一点，我们提出了一个改进的双环算法建模的Babcock-Leighton机制的基础上，活动区喷发，在一个轴对称发电机模型的框架内。使用表面通量输运模拟，我们首先表明，一个轴对称的制定-这通常是在运动发电机模型调用-可以合理地近似的表面通量动态。最后，我们表明，我们的治疗Babcock-Leighton机制，通过双环喷发导致极场强度和纬向流速度之间的反比关系，如预期的那样，调和表面通量输运模拟和运动发电机模型之间的差异。
2010-08-10 astro-ph.SR
Turbulent transport coefficients in spherical wedge dynamo simulations of solar-like stars
本文在平均场论的框架下研究了全球可压缩类太阳对流发电机中的发电机作用。我们模拟了一个楔形球壳中的太阳型恒星，对流和旋转之间的相互作用自洽地驱动着一个大规模的发电机。为了分析发电机的机制，我们应用测试场法的方位角（$ϕ$）平均场，以确定27个湍流输运系数的电动势，其中6个是相关的$α$张量。这种方法以前曾被用于模拟在笛卡尔坐标系中或在geodynamo上下文中，并在这里首次适用于完全可压缩模拟类太阳能发电机。我们发现，$α$张量的$ϕϕ$分量不遵循预期的动力学螺旋度的配置文件。湍流抽运速度显著地改变了作用于磁场的有效平均流，因此挑战了通量传输发电机的概念。所有系数都受到动态重要磁场的显著影响。观察到淬灭和增强。这导致系数随活动周期的调制。的时间变化被发现是可比的时间平均值，似乎是负责的磁场生成的非线性反馈。此外，我们量化的有效性的帕克-吉村规则的赤道传播的平均磁场在这种情况下。
2018-01-16 astro-ph.SR
Turbulence and Dynamo Interlinks
湍流在天体物理环境中的作用及其与磁场的相互作用仍然存在很大争议。在这个讲座中，我们将在发电机过程的框架中讨论这个问题。我们将首先介绍一个非常简短的总结湍流发电机理论，然后将集中在小尺度湍流发电机和它们的特殊相关性的起源和维持的磁场在星系团内介质（ICM）的星系。在这些环境中，非常低密度的流动需要无碰撞MHD处理。我们将展示这种方法在这些环境中的磁场的湍流放大的影响。最后，我们还将简要地讨论MHD湍流和快速磁重联之间的联系及其在发电机过程中磁通量扩散的可能影响。
2013-01-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Grand Minima and Equatorward Propagation in a Cycling Stellar Convective Dynamo
三维磁流体动力学（MHD）滞弹性球谐函数（ASH）代码，使用斜率限制扩散，捕捉对流和发电机过程中实现的全球尺度恒星对流模拟的模型太阳质量的恒星旋转在三倍的太阳率。发电机产生的磁场具有许多时间尺度，大约每6.2年发生一次显著的极性周期。磁场形成大规模的环形圈，其形成与低Rossby数的对流在这个模拟。极性反转与大尺度磁场的弱差旋转和电阻性崩溃有关。赤道迁移的磁场，这是由于强烈的调制的差异旋转，而不是发电机波。来自赤道的磁通量向极迁移最终导致高纬度磁场极性的反转。该模拟还进入了低纬度地区持续约16年（约2.5个极性周期）的磁能减少的间隔，在此期间极性周期被破坏，之后发电机恢复其常规极性周期。对这个最小值的分析表明，它可能是通过对称和反对称发电机家族的相互作用而产生的。这种间歇性发电机状态可能是由于模拟相对较低的磁普朗特数。基于平均场的分析表明，该发电机模拟是$α$ - $Ω$型。的时间尺度，似乎是相关的磁极性反转也确定。
2015-07-10 astro-ph.SR
Macro-scale fast flow and magnetic field generation in 2-temperature relativistic electron-ion plasmas of astrophysical objects
我们证明了在天体的二温相对论电子-离子等离子体中，由于统一的反向发电机/发电机机制，同时产生了宏观尺度的快流和强磁场。所产生的动态磁场放大和/或流动加速与初始湍流动能/磁（磁）能成正比;该过程对相对论热电子-离子分数温度和磁流体耦合非常敏感。结果表明，对于白矮星吸积热天体物理流/双星系统的实际物理参数，总是存在这样一个色散关系的实解，它保证了Alfvén马赫数为$> 10^6$的色散强超Alfvénic宏观流/流出的形成和/或超强磁场的产生。
2021-12-17 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
The magnetic shear-current effect: generation of large-scale magnetic fields by the small-scale dynamo
探讨了一种新的大尺度发电机机制--磁剪切电流效应。这种效应依赖于磁场波动与平均剪切流的相互作用，这意味着小规模发电机的饱和状态可以驱动大规模发电机-在某种意义上，发电机淬火的逆。发电机是非螺旋的，与平均场$α$系数为零，是由湍流电阻率的非对角分量和剪切流拉伸的大尺度场之间的相互作用引起的。继以前的数值和分析工作，本文提出了更详细的数值证据的效果，以及一个启发式的描述如何磁波动可以与剪切流相互作用，以产生所需的电动势。流体的压力响应是这一机制的基础，这有助于解释为什么磁效应比其运动学上的表亲更强，其基本思想与众所周知的磁波动缺乏湍流电阻率淬火有关。磁剪切流效应在一般高雷诺数天体物理湍流中的应用很有意义，因为在这种湍流中，强烈的小尺度磁波动普遍存在，磁剪切流效应很可能成为电离吸积盘非分层区域中大尺度发电机的候选者。这方面的证据进行了讨论，以及未来的研究方向和所面临的挑战与了解细节的影响，在天体物理学相关的制度。
2016-02-25 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Smoothed Particle Magnetohydrodynamics Simulations of Protostellar Jets and Turbulent Dynamos
我们提出的结果从平滑粒子磁流体力学模拟塌陷分子云的核心，和发电机放大的磁场在马赫数10磁化湍流的存在。我们的恒星形成模拟已经产生了，有史以来第一次，高度准直的磁化原恒星喷流从第一流体静力学核心阶段。最多可达40%的初始核心质量可通过这种外流喷出。进行这些模拟的主要困难是保持发散自由约束的磁场，并解决这个问题，我们已经开发了一种新的发散清洗方法，使我们能够稳定地遵循这些原恒星喷流的演变很长一段时间。超声速MHD湍流的模拟能够通过湍流发电机将磁能指数放大高达10个数量级。为了减少数值耗散，使用了一种新的冲击检测算法，该算法能够在大范围的磁场强度中跟踪磁冲击。
2013-10-17 astro-ph.SR
Current status of turbulent dynamo theory: From large-scale to small-scale dynamos
本文评述了湍流发电机理论的若干新进展。高分辨率模拟的小规模和大规模的发电机行动的周期域进行了比较，并与类似的结果在低磁普朗特数。有人认为，所有不同的情况下，显示在中间长度尺度的相似性。另一方面，在湍流螺旋度的存在下，功率在大尺度上发展，这在非螺旋小尺度湍流发电机中不存在。在小的长度尺度，差异发生在与耗散截止尺度与相应的磁普朗特数的值。这些差异被认为是独立的是否有大规模的发电机行动。然而，大型发电机在均匀系统中所示遭受的电阻慢下来，即使在中间的长度尺度。模拟结果与平均场论及其应用有关。最近的工作螺旋通量，以减轻大规模的发电机淬火，剪切发电机，非局部效应和磁结构从强密度分层突出。几个见解所产生的小规模发电机的分析考虑进行了讨论。
2012-03-28 astro-ph.SR
Hall current effects in mean-field dynamo theory
本文用一阶光滑近似法研究了霍尔项在大尺度发电机作用中的作用。结果表明，标准的$α$系数被改变，并为零时，达到一个特定的双Beltrami状态，在Alfvénic状态的MHD发电机。$β$系数不再是正定的，从而即使$α$ -猝灭起作用，也能起发电机作用。与（磁）剪切电流效应的异同点指出，并可能是潜在的负责$β< 0$的机制。结果与以前的研究进行了比较，并强调了它们的天体物理学相关性。
2016-07-18 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Generation of large-scale magnetic fields by small-scale dynamo in shear flows
我们提出了一种新的机制，湍流平均场发电机中的磁场波动所造成的小规模发电机驱动的大规模磁场的产生。这与小规模磁场对大规模发电机的作用有害的普遍看法形成鲜明对比。这些发电机发生在大规模的速度剪切的存在下，并不需要净螺旋度，从非对角线组成部分的湍流电阻率张量作为磁模拟的“剪切电流”的效果。考虑到湍流等离子体中不可避免地存在非螺旋小尺度磁场，以及速度剪切的一般性质，所提出的机制可能有助于解释大尺度磁场在广泛的天体物理对象的产生。
2015-08-06 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Intermittent turbulent dynamo at very low and high magnetic Prandtl numbers
上下文：直接数值模拟表明，即使在低普朗特数，即发电机是有效的，当Re ->无穷大时，发电机有效运行所需的临界磁雷诺数Rm_c小于流体动力学雷诺数Re。目的：我们验证了Iskakov等人的猜想（2007），即当Re ->无穷大时，Rm_c实际上趋于有限值，并且我们研究了发电机生长因子γ在非常低和高的磁性普朗特数下的行为。研究方法：我们使用局部和非局部壳模型的磁流体动力学（MHD）湍流的参数覆盖范围更广的雷诺数比直接数值模拟，但天体物理的相关性。结果：当Re ->无穷大时，Rm_c趋于有限值。在运动状态下，发电机增长因子γ的Rm ->无穷大的极限表现为Re^β，同样，γ的Re ->无穷大的极限表现为Rm^{β '}，β= β'= 0.4。总结：比较与现象学的基础上间歇性的小规模湍流发电机，以及在不同的本地和非本地模型的增长率之间的差异，表明非本地项发电机效应的微弱贡献。
2011-11-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Strong and weak dynamo regimes in Taylor-Couette flows
研究揭示小磁普朗特数Pm≤1的泰勒-库埃特流中存在非线性磁发电机，其初始扰动幅度等因素影响发电机状态，发现强弱两种状态，对小Pm天体物理对象的发电机过程有重要意义。
2025-08-23 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Ultimate large-$Rm$ regime of the solar dynamo
CNRS（法国国家科学研究中心；天体物理与行星研究所）；IRAP（图卢兹大学；奥克西塔尼大学；天体物理与行星研究所）；Université de Toulouse；UPS-OMP；IRAP
研究揭示了太阳发电机在大Rm下的极限区域，通过数值模拟表明该区域需在简化模型中实现，且现有模拟仍处于非渐进湍流状态。
2026-02-06 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Scaling laws in spherical shell dynamos with free-slip boundaries
对流驱动的旋转球壳发电机的数值模拟通常是在刚性边界条件下进行的，这适用于类地行星的金属核。自由滑动边界更适合其他天体物理物体（例如气态巨星或恒星）中的发电机。使用一组57个直接数值模拟，我们调查的自由滑移边界条件的热流，流速和磁场强度的标度特性的效果，并与刚性边界的早期结果进行比较。我们发现，力学边界条件的性质只有很小的影响的标度律。我们还发现，虽然偶极和多极发电机表现出大致相同的标度指数，有一个偏移的标度前因子的速度和磁场强度。我们认为，偏移可以归因于两极和多极发电机之间的纬向流贡献的差异。
2013-02-20 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Varying the forcing scale in low Prandtl number dynamos
小尺度发电机预计将在所有湍流和导电的天体物理流体中运行，例如星际介质、恒星内部和吸积盘，它们也可能受到大尺度发电机的影响或与之竞争。然而，小规模的发电机被激发在小和中等比例的粘度磁扩散率（磁普朗特数）的可能性一直在争论，和它们依赖于大规模的强迫波数的可能性已经提出。在这里，我们表明，使用四个值的强迫波数，小尺度发电机不依赖于模拟域的大小和湍流的积分尺度之间的尺度分离，即，强迫量表。此外，光谱瓶颈湍流，这已被暗示为负责提高小规模发电机的激发条件，被发现是不变的强迫波数下。然而，当强迫在最低的几个波数，有效的强迫波数，进入定义的磁雷诺数被发现是约两倍的域的最小波数。我们的工作是相关的小规模发电机，其中几个应用程序正在讨论的未来研究。
2018-06-06 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Helical dynamo growth at modest versus extreme magnetic Reynolds numbers
了解天体中大尺度磁场的增长是一个持续的挑战。我们解决了长期存在的问题，有多少螺旋大规模发电机增长发生独立的磁雷诺数（Rm）在一个封闭的体积。从适度的Rm数值模拟，我们确定了一个预饱和制度时，大规模的字段增长独立的Rm，但一个Rm依赖的幅度。然而，对于合理的磁谱，分析预测震级与Rm无关，并且实质上为Rm $\to\infty$。这使人们对封闭发电机的相关性重新感到乐观，并指出适度的Rm和超扩散模拟如何导致对Rm $\to\infty$行为的误解。
2023-03-10 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Small-scale dynamos in simulations of stratified turbulent convection
小规模的发电机行动往往被认为是造成宁静的太阳磁场。我们的目的是确定在非旋转湍流对流在低磁普朗特数的小规模发电机的激励条件和饱和水平。我们使用高分辨率的直接数值模拟弱分层湍流对流。我们发现，发电机激励的临界磁雷诺数增加的磁普朗特数减少，这可能表明，小规模的发电机行动是不自动明显的机构与小磁普朗特数的太阳。作为磁雷诺数（${\rm Rm}$）的函数，发电机的增长率是一致的${\rm Rm}^{1/2}$缩放。未发现${\rm Rm}$的生长速率对数增加的证据。
2018-02-26 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Magnetic field amplification in turbulent astrophysical plasmas
磁场在天体物理吸积盘、星际和星系间介质中起着重要作用。它们驱动喷流，抑制恒星形成云中的碎片，并对恒星的吸积率产生重大影响。然而，宇宙磁场的确切放大机制仍然知之甚少。在这里，我首先回顾了最近的进展，在数值和理论建模的“湍流发电机”，这可能会解释银河系和星系间磁场的起源。虽然发电机行动以前非常详细地研究了不可压缩等离子体，我在这里特别强调高度可压缩的天体物理等离子体，其特点是强烈的密度波动和冲击，如星际介质。我发现，发电机行动的作品不仅在亚音速等离子体，但也在高度超音速，可压缩等离子体，以及低和高磁普朗特数。我进一步提出了新的数值模拟，从我确定的湍流（无序）磁场分量（$B_\mathrm{turb}$）的存在下，弱和强的引导字段（$B_0$）的增长。我改变$B_0$超过5个数量级，发现$B_\mathrm{turb}$对$B_0$的依赖性相对较弱，可以用一个简单的理论模型来解释，在这个模型中，湍流提供了放大$B_\mathrm{turb}$的能量。最后，我讨论了磁场对吸积盘结构、喷流发射和星际云恒星形成率的一些重要影响。
2016-11-22 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Consistent scaling laws in anelastic spherical shell dynamos
数值发电机模型总是采用与自然物体中预期值相差几个数量级的参数值。然而，这样的模型已经成功地在定性再现行星和恒星发电机的属性。这种定性的协议燃料的想法，数值模型和天体物理对象可以在相同的渐近制度的动态。这可以通过探索模型的缩放行为来测试。对于对流驱动的不可压缩球壳发电机与恒定的材料属性，以前已经建立了相关的流速和磁场强度的可用功率的比例定律。在这里，我们分析273直接数值模拟使用滞弹性近似，也涉及与半径相关的磁，热和粘性扩散率的情况下。与Boussinesq模型相比，这些模型更好地代表了气体巨行星和低质量恒星的条件。我们的研究提供了强有力的支持的假设，即平均速度和平均磁场强度规模作为一个功能所产生的浮力以同样的方式为广泛的条件。
2013-06-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Small-scale dynamo saturation across magnetic Prandtl numbers using the EDQNM closure
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究所）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学与天体物理中心）；Department of Physics, Ashoka University（阿肖卡大学物理系）
研究小尺度发电机饱和问题，通过分析和数值方法证明 EDQNM 闭合与运动学发电机模型等效，可扩展到多尺度湍流和非线性 regime，探索参数范围，给出不同磁普朗特数下渐近 regime 及相关比率。
2026-07-07 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Jets from accretion disk dynamos: consistent quenching modes for dynamo and resistivity
本研究通过非理想 MHD 模拟探讨了吸积盘发电机对喷流发射的影响，发现引入发电机和磁扩散率的一致淬灭模型后，Blandford-Payne 机制能产生更准直但更慢的喷流，并在低 Coriolis 数下引发间歇性耀斑。
2022-07-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Buoyant Magnetic Loops in a Global Dynamo Simulation of a Young Sun
目前太阳和类太阳恒星的发电机范例将强环形磁结构的产生地点放在太阳内部深处。太阳黑子和类太阳恒星上的星斑被认为是当这些磁结构的部分变得非常不稳定并从内部深处上升到光球层时产生的。在这里，我们提出了第一个3-D全球磁流体动力学（MHD）模拟，湍流对流，分层和旋转相结合，产生一个发电机，自洽地产生浮力磁回路。我们模拟恒星对流和发电机行动在一个球壳太阳分层，但旋转速度比目前的太阳速率的三倍。强环形磁场环是由对流区中的发电机作用实现的。通过转向亚网格尺度湍流的动态Smagorinsky模型，我们在这里实现了在我们的模拟中大大减少扩散。这使得最强的磁场的区域在这些花圈上升到对流区的顶部通过磁浮力不稳定性和对流巨细胞平流的组合。这样一个全球模拟产生浮力环是一个重要的一步，在结合发电机行动和通量出现的数值模型。
2011-08-23 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Spatio-temporal non-localities in a solar-like mean-field dynamo
该研究针对太阳平均场发电机模型，基于DNS结果采用洛伦兹积分核描述非局域湍流电动势，发现非局域效应降低临界阈值、增加周期并降低近临界增长率，非线性模型验证了超临界下的帕克波和弱非线性下约300年的大周期。
2023-05-16 astro-ph.SR physics.flu-dyn
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
