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
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
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
Generation of momentum transport in weakly turbulent $β$-plane magnetohydrodynamics
本文对具有面内平均场的$β$平面上的磁流体动力学（MHD）湍流进行了解析和计算研究。我们首先推导出两个有用的分析约束：我们表示的平均湍流交叉螺旋度的平均湍流磁能，然后表明（弱湍流）的时间平均动量输运系统中可以表示的交叉螺旋度谱。然后，我们完成了封闭的系统使用弱湍流理论，适当地扩展到一个系统与多个相互作用的本征模。我们使用这个封闭的Rossby参数$β$的最低阶的光谱微扰解决，从而表明，在系统中的动量输运是$O(β^2)$，从而量化的过渡远离阿尔文湍流。最后，我们验证了我们的理论结果进行直接数值模拟系统在广泛的$β$。
2022-12-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Inner Structure of CME Shock Fronts Revealed by the Electromotive Force and Turbulent Transport Coefficients in Helios-2 Observations
电动势是发电机理论中的一个基本量。在日冕物质抛射（CME）期间，磁螺旋度与太阳分离，并随太阳风平流进入日光层。最终，日球层磁瞬变事件可能会经过航天器，如太阳神太空观测站。我们的目的是研究低于1 au的内日球层的电动势、动力学螺旋度效应（$α$项）、湍流扩散（$β$项）和交叉螺旋度效应（$γ$项）。建立了一个行星际日冕物质抛射的太阳风速度和磁场的一维模型。由于太阳风中的湍流结构的演化速度远远低于该结构通过航天器所需的速度，因此我们使用约化旋度算子来计算电流密度和涡度。我们测试我们的CME冲击波前模型对所观察到的磁场瞬态，通过太阳神2号航天器。在这个事件中的波动的峰值，我们发现强烈增强的$α$，$β$和$γ$条款，以及在总电动势的强峰。我们的方法使我们能够自动识别磁瞬变事件，从任何原位航天器观测包含磁场和等离子体速度数据的太阳风。
2018-05-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The Mochi.LabJet experiment for measurements of canonical helicity injection in a laboratory astrophysical jet
Mochi装置是一种新的脉冲功率等离子体实验，设计用于在LabJet配置中设置时产生长，准直，稳定，磁化等离子体射流。LabJet配置的目的是在实验室中模拟天体物理喷流，方法是模仿一个由极向磁场穿过的吸积盘，在螺线管线圈前面有同心平面电极。独特的设置由三个电极组成，每个电极具有方位角对称的气体狭缝。两个电极相对于第三电极独立地偏置，以控制跨极向偏置磁场的径向电场分布。这种设计近似于吸积盘中的剪切方位角旋转轮廓。方位角对称的气体狭缝在等离子体射流的足点处提供连续对称的质量源，因此等离子体射流的任何方位角旋转不会受到离散数量的气孔的阻碍。诊断的初始设置包括电流罗戈夫斯基线圈，电压探头，磁场探头阵列，干涉仪和离子多普勒光谱，辅以快速离子计和减速栅极能量分析仪。第一等离子体的测量参数为1 E ~（22）m ~（-3），0.4T，5-25 eV，速度为20-80 km/s。在实验中，可控电场剖面、喇叭形极向磁场和方位角对称质量源的组合成功地产生了短寿命（10 μs，>5 Alfvén倍）的准直磁射流和长寿命（100 μs，>40 Alfvén倍）的流稳定的准直磁射流，其纵横比约为10：1。
2018-03-29 physics.plasm-ph
Turbulent Dynamos and Magnetic Helicity
它示出的湍流发电机$α$ -效应将磁螺旋度从湍流场的平均场时，湍流是电磁的，而平均场的磁螺旋度跨空间传输时，湍流是静电或由于电子抗磁效应。然而，在所有情况下，发电机效应严格地保持总螺旋度，除了电阻效应和小电池效应。天体物理的情况下，特别是太阳发电机的影响，进行了讨论。
2001-02-19 astro-ph physics.plasm-ph
Magnetic Helicity Flux across Solar Active Region Photospheres: I. Hemispheric Sign Preference in Solar Cycle 24
在太阳大气中的许多特征中观察到磁螺旋度的主导符号的半球偏好：即，北/南半球的左旋/右旋螺旋度。不同的物理过程，可能有助于所观察到的半球符号偏好（HSP）的磁螺旋度的相对重要性仍在争论中。在这里，我们使用太阳动力学天文台（SDO）上的日震和磁成像仪（HMI）的光球矢量磁场观测，估计了2010年至2017年太阳活动周期24期间出现的1，105个独特活动区域（AR）的4，802个样本的光球表面磁螺旋度通量（$dH/dt$）。$dH/dt$的估计表明，63%和65%的研究AR样本在北半球和南半球，分别遵循HSP。我们还发现，当AR（1）出现在太阳活动周期的早期倾斜阶段或高纬度地区;（2）具有较大的$|dH/dt|$值、总无符号磁通量和平均等离子体流速时，$dH/dt$的HSP从~50-60%增加到~70-80%。这些观测结果支持了HSP的增强主要是由科氏力作用于通过湍流对流区的急剧上升和膨胀的通量管。此外，太阳表面的差异旋转以及通量输送发电机的速跃层$α$效应可能会加强高纬度地区的AR的HSP。
2020-10-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetic helicity fluxes from triple correlators
磁螺旋度密度的通量在大尺度湍流发电机中起着重要作用，允许大尺度磁场的增长，同时克服灾难性的淬火。我们在这里展示，分析，几种重要类型的磁螺旋度通量可以产生的条款涉及三重关联函数的螺旋度密度演化方程中的波动场。为此，我们假设不可压缩性和弱不均匀性，并使用一个准正规闭包近似：四阶关联函数的产品取代二阶的，和效果的四阶累积量的演变的三阶矩模拟的强阻尼项。首先，我们展示了如何扩散螺旋度通量，到目前为止只在模拟中测量，产生的三重相关项。这是伴随着什么，我们称之为“随机平流通量”，它主要是沿梯度的随机场传输磁螺旋。我们还发现，一个新的螺旋度通量的贡献，在某些方面类似于第一次提出的Vishniac，可以产生从三重相关。这种贡献取决于沿大尺度涡度的随机磁能和动能的梯度，因此在任何旋转的分层系统中都会出现，即使湍流主要是非螺旋的。它可以自己提供一个大规模的发电机，同时在系统内空间传输磁螺旋度。
2022-12-03 astro-ph.GA physics.flu-dyn 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
Dynamical magnetic relaxation: A nonlinear magnetically driven dynamo
一个非线性的，时间相关的，磁驱动的发电机理论，它表明如何磁占主导地位的配置可以放松，成为螺旋的最大规模提供。求解了大尺度磁螺旋度、小尺度磁螺旋度、速度和电动势的耦合时变微分方程。小尺度上的磁螺旋度松弛，驱动显着的大尺度螺旋场增长的动力学（阿尔文交叉）的时间尺度上，独立于有限的微物理输运系数的大小，在此之后，不断增长的动力学螺旋度减缓增长到粘性有限的步伐。这种磁驱动发电机补充非线性动力学螺旋度驱动发电机;对于后者，不断增长的磁螺旋度波动抑制，而不是驱动，大规模的磁螺旋度增长。一个统一的方程组可以适用于这两种发电机。
2004-03-17 astro-ph physics.plasm-ph
Nonlocal Evolution of Magnetic Helicity across the Magnetohydrodynamic-Kinetic Interface
Technische Universität Braunschweig（布伦瑞克工业大学）；Max Planck Institute for Solar System Research（马克斯·普朗克太阳系研究所）；Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia（意大利国家地球物理和火山学研究所）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Ilia State University（伊利亚州立大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；Adelaide University（阿德莱德大学）；National Institute for Space Research (INPE)（国家空间研究所）
基于帕克太阳探测器数据，首次证实内日球层存在从太阳到水星轨道附近的持续磁螺度逆级联，并发现谱磁螺度密度符号变化的频率随距离对数递减，挑战了传统随机性假说。
2026-10-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Transport enhancement and suppression in turbulent magnetic reconnection: A self-consistent turbulence model
通过增强传输，湍流预计有助于快速重联。然而，湍流的影响并不那么简单。除了增强输运外，某些环境下的湍流还表现出抑制输运的作用。在存在湍流交叉螺旋度的情况下，这种输运增强和抑制之间的动态平衡发生。由于这种动态平衡的结果，有效增强磁扩散率的区域被限制在一个狭窄的区域内，导致快速重联。为了证实这一观点，本文提出了一个描述磁重联的自洽湍流模型。借助于数值模拟，其中湍流效应通过湍流模型以一致的方式并入，确认了湍流磁重联中的动态平衡。
2014-01-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Correlation times of velocity and kinetic helicity fluctuations in nonhelical hydrodynamic turbulence
本文通过弱可压缩非螺旋湍流的直接数值模拟，比较旋转、剪切、开普勒流动及剪切burgulence中速度与螺旋度涨落的相关时间，评估非相干α效应驱动发电机的可行性。
2024-09-09 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
Effects of Magnetic Helicity on 3D Equilibria and Self-Organized States in KTX Reversed Field Pinch
该研究利用 MRxMHD 模型和 SPEC 模拟 KTX 反场箍缩平衡，揭示磁螺旋度如何驱动轴对称、双轴螺旋及 QSH 状态转变。
2024-04-06 physics.plasm-ph
Canonical description of ideal magnetohydrodynamic flows and integrals of motion
在变分原理的框架内，给出了描述一般类型（即，具有空间变化的熵和所有拓扑不变量的非零值）。相应的完全速度表示使我们不仅可以用单值函数来描述一般类型的流动，而且可以解决运动的MHD积分“丢失”的有趣问题。迄今为止已知的MHD局部不变量和运动积分的集合似乎是不完整的：对于消失的磁场，它不减少到传统的流体动力学不变量的集合。如果说涡度和螺旋度的MHD类似物在前面已经讨论过了，那么Ertel不变量的类似物至今还不为人所知。研究发现，在引入新不变量的基础上，可以构造出一组广泛的高阶不变量。新的不变量是相关的更深入地了解作为一个整体的MHD流的拓扑结构的问题和检查的稳定性问题。所提出的方法的另一个优点是，它使人们能够处理不连续的流，包括所有类型的可能的休息。
2004-06-14 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
