Single-mode nonlinear Langevin emulation of magnetohydrodynamic turbulence
基于布朗运动的朗之万方程，我们提出了一个简单的模型，模拟了不可压缩磁流体动力学湍流中的一个典型模式，提供了几个关键性质的演示。模型方程符合冯·卡门衰减定律和柯尔莫哥洛夫对称性。我们主要集中在惯性范围模式的行为，虽然我们也试图包括一些大尺度模式的属性。不考虑耗散尺度。从该模型的结果进行比较，从出版的直接数值模拟的结果。
2018-05-12 physics.plasm-ph
Decay laws for three-dimensional magnetohydrodynamic turbulence
三维磁流体动力学湍流的衰减规律是从高分辨率数值模拟中获得的，使用多达512^3个模式。
1999-03-17 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
A large eddy lattice Boltzmann simulation of magnetohydrodynamic turbulence
采用格子Boltzmann磁流体动力学（LB MHD）模型对磁化Kelvin-Helmholtz喷流不稳定性进行了大涡模拟。该算法是Ansumaliet.（2004）到MHD，其中首先对动力学方程进行滤波器宽度的展开，然后是通常的低Knudsen数展开。这两个微扰操作不对易。封闭是通过调用的物理约束，亚网格效应发生在运输时间尺度。模拟结果与直接数值模拟结果吻合得很好。
2017-12-18 physics.plasm-ph
Rotating magnetohydrodynamic turbulence
对旋转磁流体动力学系统中的湍流进行了理论和数值研究。在线性极限下，当速度和磁扰动都很小时，系统支持两种类型的波。当旋转效应强于外部磁场效应时，其中一个波包含大部分的动能（惯性波），另一个波包含大部分的磁能（磁旋波）。解耦惯性和磁层波系统的弱波湍流（WWT）理论先前由Galtier（2014）推导。在本文中，我们推导出强湍流理论的基础上的临界平衡（CB）的方法programming的线性和非线性时间尺度是相似的幅度在很宽的湍流尺度。数值模拟了弱波和强波湍流区。结果似乎是在很好的协议与WWT和CB的预测，特别是对动能谱和磁能谱的指数。
2019-02-20 physics.plasm-ph
On the spatio-temporal behavior of magnetohydrodynamic turbulence in a magnetized plasma
采用直接数值模拟方法对三维磁流体动力学（MHD）湍流进行了数值模拟，分析了磁场涨落的时空行为。考虑了平均背景磁场值相对较小、中等和较大的情况。（波数）尺度相关的时间关联函数直接计算不同的模拟，改变平均磁场值。从这个关联函数的时间去相关计算和比较不同的理论时间，即，本地非线性时间，随机扫描时间，和Alfvénic时间，后者是一个波的效果。据观察，时间去相关占主导地位的扫描效果，只有在大值的平均磁场和波矢量主要对准这个字段的时间去相关控制Alfvénic效应。
2016-08-29 physics.plasm-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
The Energy Cascade Rate in Supersonic Magnetohydrodynamic Turbulence
通过三维直接数值模拟和Kármán-Howarth方程精确律，研究了可压缩等温MHD湍流中能量级联率，发现增量计算方法显著影响通量与非通量项的贡献，为天体物理能量传输机制提供了关键见解。
2025-07-11 physics.plasm-ph
Sub-grid-scale model for studying Hall effects on macroscopic aspects of magnetohydrodynamic turbulence
本文提出了一个新的亚网格尺度模型，用于研究霍尔项对磁流体动力学湍流宏观方面的影响。虽然霍尔项使数值模拟非常昂贵的激发高波数系数，使磁流体动力学方程僵硬，磁流体动力学湍流的宏观方面与霍尔项一起研究是有意义的，因为这一项往往不仅影响子离子尺度，但也宏观尺度。为了克服这一困难，发展了一种新的亚离子尺度亚网格尺度霍尔磁流体动力学湍流大涡模拟模型。利用新模型进行的大涡模拟成功地再现了涡量和电流密度的能量和概率密度函数等统计性质，保持了Hall磁流体动力学湍流的一些固有性质。我们的新的亚网格尺度模型，使数值模拟均匀和各向同性霍尔磁流体动力学湍流与一个小的计算成本，提高了基本分辨率的LES进行与早期的模型，并保留离子-电子分离效应的霍尔项在网格尺度。
2020-12-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Universal relations between parallel and perpendicular spectral power law exponents in non-axisymmetric magnetohydrodynamic turbulence
本文建立了非轴对称磁流体动力学湍流中平行与垂直谱幂律指数的普适代数关系，预测了不同对齐机制下的谱指数，并恢复轴对称情形，为湍流谱预测提供统一框架。
2025-04-25 physics.plasm-ph
On triple correlations in isotropic electron magnetohydrodynamic turbulence
研究了三维各向同性电子磁流体动力学湍流中相关特性的演化。在惯性范围内，得到了涨落磁场各分量的纵向和横向两点三重关联与磁螺旋度和能量耗散率之间的普适精确关系。
2003-06-25 nlin.CD physics.plasm-ph
Scaling properties of three-dimensional magnetohydrodynamic turbulence
三维磁流体动力学湍流的标度特性是通过使用$512^3$模式对衰减湍流进行直接数值模拟来获得的。结果表明，湍流不遵循Iroshnikov-Kraichnan现象，在高电阻率情况下，结构函数呈现出明显的标度范围，标度指数$ζ_p$的绝对值。标度指数与修正的She-Leveque模型$ζ_p=p/9 + 1 - (1/3)^{p/3}$一致，对应于Kolmogorov标度，但片状几何的耗散结构。
1999-06-01 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Generalized similarity in finite range solar wind magnetohydrodynamic turbulence
扩展或广义相似性是湍流的一个普遍存在但尚未得到很好理解的特征，它在有限尺度范围内实现。ULYSSES航天器在太阳极小期的太阳极地通过提供了在快速安静流的理想条件下太阳风中演变的各向异性磁流体动力学湍流的\textit{in situ}观测。我们发现一个单一的广义标度函数的特点，这种有限范围的湍流，是不敏感的等离子体条件。最近异常不活跃的太阳极小期--湍流波动的能量下降了$\sim 2$的一个因素--提供了对这种不变性的测试。
2009-11-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Turbulent drag reduction in magnetohydrodynamic and quasi-static magnetohydrodynamic turbulence
在流体动力学湍流中，大尺度注入的动能级联到惯性范围，导致恒定的动能通量。相反，在磁流体动力学（MHD）湍流中，一部分动能被转移到磁能。因此，对于相同的动能注入率，MHD湍流中的动能通量与其流体动力学对应物相比减小。这导致非线性项（$\la | ({\bf u}\cdot \nabla) {\bf u} | \ra$，其中${\bf u}$是速度场）和湍流阻力相对减弱，但MHD湍流中的速度场增强。我们使用流体动力学和MHD湍流的壳模型模拟来验证上述。准静态MHD湍流也表现出类似于MHD湍流的湍流阻力减小。
2020-04-13 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
On the turbulent energy cascade in anisotropic magnetohydrodynamic turbulence
基于非线性相互作用的弱性和级联能量在波矢空间的各向异性，用唯象理论讨论了太阳风等离子体中Alfvénic湍流能量级联的发生问题.在这里，这个悖论是审查通过正式推导的Yaglom关系从各向异性磁流体动力学方程。Yaglom关系式涉及由速度和磁场计算的三阶矩，并涉及两个Elsässer矢量场，就湍流的航天器观测而言，特别有用。
2010-03-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic Turbulence: Chandrasekhar's Contributions \& Beyond
在1948-1955年期间，他写了四篇关于磁流体动力学（MHD）湍流的论文，这是该领域的第一批论文。在这些开创性的努力之后，该领域继续前进。本文将简要地介绍MHD湍流的重要工作，首先是从Eschrasekhar的工作开始。
2022-04-27 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.hist-ph
The third-order law for increments in magnetohydrodynamic turbulence with constant shear
本文将均匀不可压缩磁流体（MHD）湍流中三阶结构函数的理论推广到存在常速度剪切的情况。一个概括的通常的关系[Politano和Pouquet，物理评论E，57 - 21（1998）]之间的三阶结构函数和耗散率在稳定的惯性范围内的湍流，其中剪切起着至关重要的作用。特别地，剪切的存在导致三阶定律，其不是简单地与相对分离成比例。对实验室和空间等离子体的可能影响进行了讨论。
2009-07-21 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Strong anisotropy in quasi-static magnetohydrodynamic turbulence for high interaction parameters
我们模拟强迫准静态磁流体动力学湍流和调查的各向异性，能谱和能流，特别是大的相互作用参数（$N$）。我们表明，能量谱的角度依赖性是很好的量化使用勒让德多项式。对于大的$N$，能谱是指数的。我们的直接计算的能量通量揭示了一个逆级联的能量在低波数，类似于在二维湍流。我们观察到中度$N$（$N \sim 20$）的流动为二维（2D），而$N \ge 27$的流动为二维-3C型。在我们的强制模拟中，从2D到2D-3C的转变发生在比Favier等人更高的$N$值处，[“On the two-dimensionalization of quasistatic magnetohydrodynamic turbulence，”Phys. Fluids 22，075104（2010）]，他们采用衰减模拟。
2014-02-14 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Variable energy flux in quasi-static magnetohydrodynamic turbulence
实验和数值模拟表明，随着外部磁场或等效相互作用参数的增大，磁流体动力学湍流在准静态极限下的能谱偏离Kolmogorov $k^{-5/3}$谱.为了解释这一现象，我们构建了一个解析湍流模型与可变的能量通量，由于洛伦兹力引起的耗散。使用我们的模型计算的能谱的各种相互作用参数与早期的实验和数值结果定性一致。
2013-04-25 nlin.CD physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Spectrum of weak magnetohydrodynamic turbulence
在自然界和实验室中，磁流体动力学波的湍流通常是交叉螺旋的或不平衡的，因为沿着引导磁场在相反方向上移动的Afvén波的能量是不相等的。基于高分辨率的数值模拟，它提出，这种湍流自发地产生的剩余能量$E_v-E_b$在小场平行波数的冷凝。因此，反向传播的阿尔文波的能谱不是标度不变的。在无限雷诺数的极限下，普适性在大波数时渐近恢复，两种谱都达到了标度$E(k)\propto k_{\perp}^{-2}$。凝聚态的产生显然与非平衡湍流中镜像对称性的破缺有关。
2009-07-26 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Coronal Loop Heating by Nearly Incompressible Magnetohydrodynamic and Reduced Magnetohydrodynamic Turbulence Models
光波和湍流在光球层之外的传输是日冕加热问题的核心。采用近不可压缩磁流体动力学（NI MHD）理论模拟了宁静日冕中的湍流，描述了低频湍流在开放磁场区的输运。它描述了耦合的多数准二维和少数板组件的演变，驱动的磁地毯和平流的亚音速，亚Alfvenic流从较低的日冕。本文将NI MHD湍流传输模型与日冕MHD模型耦合，研究日冕环中的加热问题。在一个现实的基准日冕环问题，我们发现，一个环可以加热到150万K的运输和耗散的MHD湍流所描述的NI MHD模型。我们还发现，大多数2D组件是作为重要的少数板组件在加热的冕环。我们比较我们的耦合MHD/NI MHD模型的结果与简化MHD（RMHD）模型。这些模型之间的一个重要区别是，RMHD解决了小规模的速度和磁场波动，并获得与它们的演变相关的实际粘性/电阻耗散，而NI MHD演变的波动速度和磁场的标量矩和近似耗散使用MHD湍流现象。尽管模型之间存在基本差异，但它们的模拟结果非常匹配，在日冕内部产生几乎相同的加热速率。
2023-01-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Collisionless Reconnection in Magnetohydrodynamic and Kinetic Turbulence
最近有人提出（Loureiro & Boldyrev 2017; Mallet et et al. 2017），磁流体动力学（MHD）湍流中的惯性间隔在小尺度下不是由类似Kolmogorov的耗散区域终止，而是由撕裂不稳定性介导的新的亚惯性间隔终止。然而，许多天体物理等离子体几乎是无碰撞的，因此MHD近似不适用于小尺度的湍流。在这封信中，我们提出了扩展的理论的重联介导的湍流等离子体是如此弱的碰撞，发生在湍流涡旋的重联是由电子惯性，而不是电阻率。我们发现，重连介导的湍流的过渡尺度取决于等离子体β和等离子体湍流模型的假设。然而，在分析的所有情况下，在重新连接介导的间隔中的能谱范围从$E(k)dk\propto k^{-8/3}dk$到$E(k)dk\propto k^{-3}dk$。
2017-07-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Anisotropic Intermittency of Magnetohydrodynamic Turbulence
利用STEREO航天器在快速环境太阳风中的测量结果，对惯性范围磁流体动力学湍流的空间各向异性进行了高阶多尺度分析。我们第一次表明，当测量平行于本地磁场方向，完整的统计签名的磁场和Elsässer场波动是一个非高斯的全球尺度不变的过程。这不同于当局部磁场垂直于流动方向时观察到的经典多指数统计。这些意见被解释为一个平行的磁流体湍流能量级联的弱点，或缺乏的证据。因此，这些结果提出了强有力的观测约束湍流等离子体中的不稳定性的统计性质。
2013-11-23 physics.plasm-ph physics.space-ph
Spatio-Temporal Energy Cascade in Three-Dimensional Magnetohydrodynamic Turbulence
该研究提出波数-频率空间的尺度分解新方法，通过三维磁流体动力学湍流模拟揭示低频磁涨落的逆级联及能量库作用，为湍流时空特性提供新见解，或解释太阳风低频湍流涨落的起源与作用。
2024-11-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Dynamic alignment and plasmoid formation in relativistic magnetohydrodynamic turbulence
我们提出了高分辨率的二维和三维模拟磁化衰减湍流的相对论电阻磁流体力学。模拟结果表明，动态形成的大规模间歇性长寿命的电流片被破坏的撕裂不稳定性成等离子体链。这些电流片是增强的磁场耗散和等离子体加热的位置。我们发现磁场能量谱$\propto k^{-3/2}$，连同强烈明显的动态排列的Elsasser场和速度和磁场，强导场湍流，而我们检索谱$\propto k^{-5/3}$的情况下，弱导场。
2021-11-16 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Anisotropic scaling of magnetohydrodynamic turbulence
我们提出了一个定量估计的各向异性功率和缩放的磁场波动的惯性范围磁流体动力学湍流，使用一种新的小波技术应用于航天器测量的太阳风。我们第一次表明，当当地的磁场方向是平行的流动，航天器框架的频谱有一个频谱指数接近2。这可以被解释为具有$k_{\parallel}^{-2}$谱的场平行波数中的波动群体的特征，但也与“临界平衡”式湍流级联的存在相一致。我们还发现，与以前的研究一样，大部分的功率包含在波矢中，与当地磁场成大角度，并且湍流的这一分量具有5/3的光谱指数。
2008-07-23 physics.plasm-ph physics.space-ph
Role of cross helicity in magnetohydrodynamic turbulence
采用高分辨率直接数值模拟方法研究了强不可压三维磁流体动力学湍流。模拟结果表明，配置空间的特点是由区域的积极和消极的交叉螺旋度，对应于高度对齐或反对齐的速度和磁场波动，即使当平均交叉螺旋度为零。为了阐明交叉螺旋度的作用，在交叉螺旋度不为零的不平衡区域获得湍流的谱和结构。当在正和负交叉螺旋度区域上平均时，结果与平衡湍流的模拟一致。对所得结果进行了分析解释。
2009-01-16 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic turbulence and propagation of cosmic rays: theory confronted with observations
宇宙线的传播是由星际湍流的性质决定的。星际介质的多相性和驱动机制的多样性导致了湍流特性的空间变化。与此同时，精密的天体粒子实验对传统的宇宙射线（CR）均匀和各向同性输运理论提出了挑战。在粒子输运和星际湍流研究相互碰撞的背景下，我们为CR传播研究开辟了一个新的领域。在这里，我们回顾了我们最近的发展的理解磁流体动力学（MHD）湍流及其连接的基本过程，宇宙射线传播，粒子输运的不同制度，这是增强与观测发现和分析，从多波长观测。
2021-09-18 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Weak magnetohydrodynamic turbulence of magnetized plasma
研究了热压力小于磁场压力时强磁化等离子体中磁流体力学（MHD）波的弱湍流。在这种情况下，主要的非线性机制是快磁声波和Alfvenic波对慢磁声波的共振散射。结果，前一种波相对于后一种波充当高频波，使得HF波的总数-绝热不变量-另外保持不变。在弱湍流制度，这个不变量示出产生的Kolmogorov型频谱的HF波向大尺度区域的恒定通量。在短波区，另一个柯尔莫哥洛夫谱可以实现一个恒定的能量通量。这两种类型的湍流谱的显式的角度依赖性被发现的传播角接近的平均磁场的方向。
2001-09-25 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Modeling quasi-static magnetohydrodynamic turbulence with variable energy flux
在准静态MHD中，实验和数值模拟表明，能谱比Kolmogorov的$k^{-5/3}$谱更陡。为了解释这一现象，我们构建了基于可变能量通量的湍流模型，这是由焦耳耗散引起的。在第一个模型中，这是适用于小的相互作用参数，能量谱是一个幂律，但谱指数陡于-5/3。在大相互作用参数的另一个极限中，第二个模型预测指数能谱和通量。模型预测与数值计算结果吻合较好。
2014-07-10 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Cascades in decaying three-dimensional electron magnetohydrodynamic turbulence
采用高分辨率数值模拟方法研究了三维衰减电子磁流体动力学（EMHD）湍流。随着R_B（控制方程中非线性时间尺度与线性时间尺度之比）的增加，所得能谱渐近地接近k^{-2}律，与理论预测一致.没有发现耗散截止的证据，与非局部谱能量转移和最近的二维EMHD湍流研究一致。在以前的研究中发现的耗散截止解释为人工影响的高扩散。在另一个类似的二维EMHD湍流，相对稳定的结构被发现发展的时间，而不是在普通或MHD湍流中发现的变化。此外，在三维EMHD湍流的能量级联被发现抑制在所有方向的均匀背景场的影响下。能量传递在平行于场的方向上进一步减少，显示尺度依赖的各向异性。最后，控制方程被发现产生一个弱的逆级联，至少部分地将磁能从小尺度转移到大尺度。
2009-06-18 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Wave turbulence in magnetohydrodynamics
本章主要回顾了近二十年来在不可压缩和可压缩情况下磁化等离子体（MHD、Hall MHD和电子MHD）中波动湍流的研究进展。重点是均匀和各向异性湍流，通常提供了最好的理论框架，调查空间和实验室等离子体。行星际介质和太阳大气作为两个例子的介质中的各向异性波湍流是相关的。波湍流的最重要的结果报告和讨论的背景下，空间和模拟磁化等离子体。重要的问题和可能的虚假解释最终进行了讨论。
2012-01-06 astro-ph.SR nlin.CD physics.plasm-ph
Scaling properties of small-scale fluctuations in magnetohydrodynamic turbulence
磁流体动力学（MHD）湍流在大多数自然系统中，包括星际介质，太阳日冕，和太阳风，有雷诺数远远超过雷诺数在数值实验中可实现的。因此，小尺度波动的普遍标度特性引起了人们的极大关注，这些特性可以在模拟中可靠地测量，然后外推到天体物理尺度。然而，与流体动力学湍流，其中的惯性和耗散间隔的通用结构所描述的Kolmogorov自相似性相比，MHD湍流的缩放不能建立仅仅基于尺寸参数，由于存在一个内在的速度尺度-阿尔芬速度。在这封信中，我们证明了Kolmogorov第一自相似性假设不能以同样的方式制定为MHD湍流，它是制定为流体动力学的情况下。除了深刻的后果的分析考虑，这也提出了严格的条件，MHD湍流的数值研究。与流体动力学情况相比，MHD湍流数值模拟中的离散化尺度应比耗散尺度减小得更快，以便模拟随着雷诺数的增加而保持解析。
2014-09-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Forward and inverse cascades in decaying two-dimensional electron magnetohydrodynamic turbulence
采用高分辨率数值模拟方法研究了二维电子磁流体动力学（EMHD）湍流。随着控制方程中非线性时间尺度与线性时间尺度之比$R_B$的增加，所得到的能谱渐近地接近$k^{-5/2}$定律。没有发现任何证据的耗散截止，与非本地的光谱能量转移。在以前的研究中发现的耗散截止解释为人工影响的高扩散。相对稳定的结构被发现发展的时间，而不是在普通或MHD湍流中发现的可变性。此外，EMHD湍流显示尺度相关的各向异性减少能量转移的方向平行于均匀的背景场，与以前的研究一致。最后，控制方程被发现产生一个逆级联，至少部分地将磁能从小尺度转移到大尺度。
2009-04-30 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Anisotropy in Quasi-Static Magnetohydrodynamic Turbulence
本文综述了准静态磁流体动力学湍流的研究现状。能量谱比Kolmogorov的$k^{-5/3}$谱陡峭，这是由于焦耳耗散导致动能通量随波数$k$而减小。光谱指数随相互作用参数的增大而减小。流动是准二维的，在小$k$处具有强${\bf U}_\perp$，在大$k$处具有弱$U_\parallel$，其中${\bf U}_\perp$和$U_\parallel$是相对于外部磁场的垂直和平行速度分量。对于小的$k$，${\bf U}_\perp$的能通量是负的，但是对于大的$k$，$U_\parallel$的能通量是正的。压力介导从${\bf U}_\perp$到$U_\parallel$的能量转移。
2017-09-11 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Strong magnetohydrodynamic turbulence with cross helicity
磁流体力学（MHD）提供了最简单的描述磁等离子体湍流在各种天体物理和实验室系统。具有非零交叉螺旋度的MHD湍流通常被称为不平衡的，因为它意味着平行和反平行于背景场传播的阿尔文波动的能量不相等。最近的分析和数值研究表明，在每一个尺度上，MHD湍流由正负交叉螺旋度区域组成，表明这种湍流本质上是局部不平衡的。本文给出了稳态不可压MHD湍流的高分辨率数值模拟结果。有人认为，沿相反方向运动的涨落能谱（E^+和E^-）的惯性范围标度与交叉螺旋度的大小无关。当交叉螺旋度不为零时，E^+和E^-保持相同的标度，但振幅不同，这取决于交叉螺旋度的大小。
2010-04-21 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Exact law for homogeneous compressible Hall magnetohydrodynamics turbulence
在不作各向同性假设的情况下，推导了三维均匀可压缩等温霍尔磁流体力学（CHMHD）湍流的精确定律。霍尔电流示出引入新的通量和源项，其作用在小尺度（可比或小于离子趋肤深度）以显著影响湍流动力学。新的法律提供了一个准确的手段来估计第一次的能量级联率在一个广泛的范围内的尺度覆盖的MHD惯性范围和亚离子色散范围的三维数值模拟和{ \it原位}航天器观测可压缩湍流。这项工作是特别相关的天体物理流动，其中小规模的密度波动不能被忽略，如太阳风，行星磁层和星际介质（ISM）。
2017-07-28 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Dynamic Alignment in Driven Magnetohydrodynamic Turbulence
最近的分析预测的动机，我们报告的数值证据表明，在驱动不可压缩磁流体动力学湍流的磁场和速度场的波动局部倾向于调整其极化方向。这种动态对准在较小尺度下更强，偏振之间的角度失配随着尺度λ近似为θ_λ~ λ^{1/4}而减小。这可以自然地导致非线性相互作用的减弱，并为在强磁化湍流的数值实验中观察到的能谱E（k）~ k^{-3/2}提供解释。
2006-12-21 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Measurement of the electric fluctuation spectrum of magnetohydrodynamic turbulence
观测到太阳风中的磁流体动力学（MHD）湍流在惯性子范围内表现出经典Kolmogorov流体湍流的光谱行为，并在短波长处偏离该光谱行为，在该波长处能量应该被耗散。在这里，我们提出的第一个测量的电场波动谱的惯性和耗散波数范围内的$β\gtrsim 1$等离子体。观测到的$k^{-5/3}$惯性子区与磁涨落谱惊人地一致;在该区域的波相速度与阿尔文速度一致。在较小的波长$k ρ_i \geq 1$的电谱是软的，是符合预期的色散关系的短波长动力阿尔文波。动力学阿尔文波对太阳风离子和电子产生阻尼作用，并可能使它们各向同性。这种效应可以解释太阳风的流体性质。
2005-03-12 physics.plasm-ph physics.space-ph
Alternative derivation of exact law for compressible and isothermal magnetohydrodynamics turbulence
导出了充分发展的均匀可压缩磁流体力学（CMHD）湍流的精确规律。对于等温等离子体，在没有各向同性假设的情况下，精确的定律被表示为等离子体速度场、可压缩Alfvén速度和标量密度的函数，而不是以前工作中使用的Elsässer变量。理论结果表明，四种不同类型的条款，涉及的非线性级联的总能量在惯性范围内。每个类别的详细检查，特别是那些可以写为源或通量条款。最后，背景磁场$B_0$的作用是突出和不可压缩MHD（IMHD）模型的比较进行了讨论。这一点在检验空间等离子体数值模拟和现场观测的精确定律时尤为重要。
2017-11-15 physics.plasm-ph physics.space-ph
Fully resolved array of simulations investigating the influence of the magnetic Prandtl number on magnetohydrodynamic turbulence
我们探讨的磁普朗特数Pm的能量和耗散的影响完全解决直接数值模拟的稳态，机械强制均匀磁流体动力学湍流范围Pm = 1/32至32。我们比较的光谱，并表明，如果模拟没有完全解决，陡峭的缩放的动力学磁耗散比与PM被高估。我们还提出了螺旋和非螺旋磁场的衰减湍流的结果，在那里我们发现非螺旋反向光谱转移Pm < 1。这种系统分析的结果有应用，包括恒星，行星发电机，和吸积盘。
2019-01-15 astro-ph.CO physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The statistics of a passive scalar in field-guided magnetohydrodynamic turbulence
磁化等离子体湍流的各种研究调用理论的湍流波动的一个被动标量平流。例子包括模拟星际介质中的电子密度波动，了解星系团和星系间介质的化学成分，并测试磁流体动力学湍流的流行现象学理论。虽然被动标量湍流已被广泛研究的流体动力学的情况下，其对应的MHD湍流是显着不太好理解。在这里，我们进行了一系列的高分辨率直接数值模拟不可压缩，场引导，MHD湍流，以建立被动标量演化的基本属性。我们研究了标量的各向异性，建立了类似于Yaglom定律的标度关系，并测量了被动标量统计量的不对称性。我们还评估在何种程度上的伪阿尔芬波动强MHD湍流可以模拟为一个被动标量。结果表明，被动标量在MHD湍流的动力学是相当复杂的比在流体动力学的情况下。
2014-09-25 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Statistical Theory of Magnetohydrodynamic Turbulence: Recent Results
在这篇综述文章中，我们将描述磁流体力学（MHD）湍流统计理论的最新发展。Kraichnan和Iroshnikov首先提出了一种MHD湍流现象，其中Alfven时间尺度占主导地位，能谱E（k）与k^{-3/2}成正比。在过去的十年中，许多数值模拟表明，谱指数接近5/3，这是柯尔莫哥洛夫的流体湍流指数。我们回顾了最近的理论结果的基础上各向异性和重整化群支持柯尔莫哥洛夫标度的MHD湍流。傅立叶模态之间的能量传递、能流和壳-壳能量传递是MHD湍流中的重要物理量。我们报告最近在这方面的数值和场论结果。这些量的作用在磁场放大（发电机）进行了讨论。对磁螺旋度在湍流演化中的作用有了新的认识。最近有趣的结果在磁流，大涡模拟，壳模型的磁流体力学也包括在内。
2004-04-26 astro-ph cond-mat.stat-mech nlin.CD
Magnetohydrodynamic turbulence and turbulent dynamo in a partially ionized plasma
天体物理学中的流体是湍流的、磁化的，并且经常是部分电离的。作为天体物理学湍流的一个例子，星际湍流在非常大的空间尺度范围内延伸，并参与发生在不同尺度范围内的关键天体物理过程。本世纪以来，人们对磁流体动力学（MHD）湍流的认识取得了重大进展，这使我们能够更好地描述磁化和部分电离等离子体中的湍流。事实上，MHD湍流物理的现代革命性图景促进了各个理论领域的发展，包括耗散MHD湍流的阻尼过程和产生MHD湍流的发电机过程，这些理论领域具有许多重要的天体物理意义。本文回顾了我们最近的一些重要的理论工作，以证明部分电离气体中MHD湍流和湍流发电机性质之间的相互联系。本文还简要介绍了修正后的基本过程对宇宙早期和现代磁重联、宇宙线散射、磁场放大等突出天体物理问题的影响。
2018-10-18 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Hall effect on the joint cascades of magnetic energy and helicity in helical magnetohydrodynamic turbulence
本文通过直接数值模拟和Ulysses观测数据，揭示了螺旋磁流体湍流中霍尔效应通过诱导交叉螺旋度抑制逆级联，从而促进大尺度磁能与螺旋度积累的新机制。
2024-05-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Small scale structures in three-dimensional magnetohydrodynamic turbulence
我们使用网格高达1536^3点的直接数值模拟，研究了在确定性和随机初始条件下，三维衰减MHD流中小尺度发展的速率。平行的流面和涡面在相同的空间位置形成，并在初始指数阶段后进一步不稳定和折叠或卷起。在高雷诺数下，发现电流和涡度最大值的自相似演化，其中它们作为时间的三次方增长;然后流量达到独立于雷诺数的有限耗散率。
2006-07-28 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Test particle energization of heavy ions in magnetohydrodynamic turbulence
在本工作中，我们研究了重离子通过使用测试粒子与磁流体力学（MHD）湍流的电磁场相互作用的碰撞和位移。这些场是从具有强背景磁场的可压缩三维MHD方程的伪谱直接数值解（DNSs）得到的。我们发现，粒子的垂直主要是作为离子变得更重（较低的电荷质量比）和高位移是有害的垂直垂直的垂直。另一方面，垂直位移不受荷质比的影响，我们解释了一个简单的引导中心模型。使用Voronoi镶嵌与此模型，我们分析了优先浓度，并发现粒子的行为作为示踪剂在垂直平面，聚集在区域与$\nabla_\perp\cdot\mathbf{u}_\perp < 0$。这些区域也有$(\nabla\times\mathbf{E})_z < 0$，这是最佳的垂直扫描，从而提供了一个机制，以了解先例的结果。
2022-04-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Shell Models of Magnetohydrodynamic Turbulence
流体动力学湍流的壳模型起源于七十年代。他们的主要目的是用一组简单的常微分方程来描述谱空间中均匀和各向同性湍流的统计。在八十年代，磁流体动力学（MHD）湍流的壳模型出现的基础上相同的原则，作为他们的流体动力学对应部分，但也纳入磁场和速度场之间的相互作用。近年来，已经取得了重大进展，如列入非本地相互作用和适当的定义螺旋度。虽然壳模型不能解释MHD湍流的空间复杂性，但它们的动力学并没有过度简化，并且确实反映了真实MHD湍流的动力学，包括大尺度模式的不稳定性或混沌反转。此外，这些模型使用无量纲参数的实际值（高动力学和磁雷诺数，低或高磁普朗特数），允许扩展的惯性范围和准确的耗散率。使用现代计算机，直接数值模拟很难达到30年的惯性范围，而使用壳模型则可能达到8年。在本文中，我们建立了一个通用的数学框架，可以描述任何磁流体壳模型。介绍了后者的种类及其优缺点。最后，我们考虑了一些应用，处理自由衰减MHD湍流，发电机行动，阿尔芬波和霍尔效应。
2013-04-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence: mode coupling, scaling relations, anisotropy, new regime and astrophysical implications
我们提出了数值模拟和探索可压缩磁流体动力学（MHD）湍流的标度和各向异性。我们的研究涵盖了在不同的马赫数的气体压力为主（高β）和磁为主（低β）等离子体。此外，我们提出了superAlfvenic湍流的结果，并讨论在何种方式下，它是类似于subAlfvenic湍流。我们描述了一种分离不同的磁流体动力学（MHD）模式（慢，快和阿尔芬）的技术，并将其应用到我们的模拟。结果表明，在高β和低β情况下，Alfven模和慢模都具有Kolmogorov谱（指数=-5/3）和尺度相关的Goldreich-Sridhar各向异性，而快模具有指数=-3/2和各向同性的谱.本文讨论了在不同区域由MHD湍流引起的密度涨落的统计特性。我们的发现涉及许多天体物理学的含义，从宇宙射线传播到伽马射线暴和恒星形成。特别是，我们表明，早期研究人员报道的湍流的快速衰减是不相关的压缩性和模式耦合MHD湍流。此外，我们发现，磁场增强和密度增强是轻微相关的。在AU尺度上解决部分电离星际气体的密度结构，我们表明，新的制度的MHD湍流，我们以前报告的不可压缩流持续可压缩湍流，因此可能会提供一个解释这些神秘的结构。
2003-07-03 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Three-dimensional simulation of the fast solar wind driven by compressible magnetohydrodynamic turbulence
利用三维可压缩磁流体动力学（MHD）模拟，我们再现了快速太阳风在一个直接和自洽的方式，基于波/湍流驱动的情况下。作为阿尔文扰动在其底部的自然结果，高度压缩和湍流波动产生，导致加热和加速的太阳风。功率谱和结构函数的分析表明，湍流的特点是它的不平衡（在向外阿尔芬波动的意义上）和各向异性的性质。密度波动起源于向外传播的阿尔芬波的参数衰减不稳定性，并在触发湍流的阿尔芬波反射中起着重要作用。我们的结论是，快速太阳风加热和加速的可压缩MHD湍流驱动的参数衰减不稳定性和合成阿尔芬波反射。
2019-07-19 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Analysis of cancellation in two-dimensional magnetohydrodynamic turbulence
本文对二维间歇性磁流体动力学湍流进行了有符号测度分析。这种分析被用来描述符号振荡流动结构的标度行为及其几何特性。特别是，它被观察到的结构内部的字段的正面和负面的贡献之间的取消，被抑制的尺度小于泰勒微尺度，并停止附近的耗散规模。此外，从一个简单的几何参数，取消指数和典型的分形维数之间的关系，在流动中的结构得到。
2001-11-23 nlin.CD physics.data-an physics.flu-dyn
Evolution of similarity lengths in anisotropic magnetohydrodynamic turbulence
在早期的一篇论文（Wan等人，2012）中，作者指出，如果平行与垂直（相对于$\vB_0$）相似性长度尺度的比率在时间上保持恒定，则在存在均匀平均磁场$\vB_0$的情况下，存在各向异性不可压缩3D磁流体动力学（MHD）湍流的相似性解。这个猜想似乎是一个相当严格的约束动力学的衰减的含能涡MHD湍流。然而，我们在这里表明，使用直接数值模拟，这一假设确实是满足不可压缩MHD湍流。经过一个初始的瞬态周期后，平行与垂直的长度尺度的比值在涡流衰减期间围绕一个稳定值波动。我们进一步表明，泰勒-卡门类似的相似性衰减持有的MHD湍流中存在的平均磁场。不同的参数，包括雷诺数，直流电场强度，和交叉螺旋度，相似性衰减的性质的影响进行了讨论。
2019-06-18 physics.flu-dyn physics.plasm-ph physics.space-ph
Residual Energy in Magnetohydrodynamic Turbulence
在太阳风观测和数值模拟中有越来越多的证据表明，在磁流体动力学湍流中，动能和磁能并不均分。它们失配的根源，即剩余能量E_r=E_v-E_b，还不很清楚。在目前的工作中，这种效果进行了研究分析，在弱磁流体动力学湍流的制度。我们发现，剩余能量是自发产生的湍流动力学，它有一个负的符号，与观测结果很好地吻合。我们得到了剩余能量在k_||=0，其k_||- 谱线展宽与k_perp成线性关系，其中k_||和k_perp是平行于和垂直于背景磁场的波数，并且剩余能量的场垂直谱在惯性间隔中具有标度E_r（k_perp）\propto k_perp^{-1}。这些结果被发现是与数值模拟。我们建议，剩余能量起着根本性的作用，在阿尔芬湍流，它应该考虑到正确的解释观测和数值资料。
2011-08-29 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Statistical Analysis of Current Sheets in Three-Dimensional Magnetohydrodynamic Turbulence
本文建立了一个研究三维磁流体湍流数值模拟中电流片统计特性的框架。我们描述了一种算法，识别电流片在模拟快照，然后确定其几何特性（包括长度，宽度和厚度）和强度（峰值电流密度和总能量耗散率）。然后，我们将此程序应用于模拟减少MHD湍流，并进行统计分析所获得的人口的电流片。我们评估的作用，分别研究人口的电流片，其中包含磁性X点和那些不重联。我们发现，这两个总体的统计特性是不同的。我们比较这些属性的标度MHD湍流的惯性范围内获得的唯象预测。最后，我们检验了重联电流片是否与Sweet-Parker模型一致。
2013-02-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Proof of the zeroth law of turbulence in one-dimensional compressible magnetohydrodynamics and shock heating
第零定律是关于湍流的最古老的猜想之一，至今仍未得到证实。在这里，我们考虑一维可压缩磁流体力学的弱解，并证明缺乏平滑的字段引入了一个新的耗散项，称为惯性耗散，能量守恒的表达，既不是粘性的，也不是电阻性的。我们提出了精确的解决方案，假设运动粘度和磁扩散率是相等的，我们证明了相关的惯性耗散是积极的，平均等于平均粘性耗散率在小粘度的限制，证明了猜想的第零定律的湍流和存在的异常耗散。作为一个例子，我们评估的冲击加热所产生的不连续性探测旅行者在太阳风约5 AU。我们推导出一个加热率$\sim 10^{-18}$ J m $^{-3}$ s $^{-1}$，这是显着高于从湍流波动得到的值。这表明，无碰撞冲击可能是外层太阳风加热的主要来源。
2021-06-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
