Onset of Plasmoid Reconnection during Magnetorotational Instability
通过对圆柱形几何中电阻性MHD方程的二维和三维数值模拟，研究了经历磁旋转不稳定性（MRI）的吸积流中电流片的演化。利用在垂直（$z$）方向上对准的初始均匀磁场，MRI产生径向延伸的环形（方位角）电流片。在2D和3D中，当轴对称模式占主导地位时，这些电流片相互吸引并在极向（$rz$）平面中合并，当Lundquist数$S > 3 \times 10^2$时驱动磁重联，使其成为吸积盘中等离子体团（闭合磁环）的可能来源。在高伦德奎斯特数的二维制度，从$S = 5 \times 10^3$，自洽MRI产生的电流片变得薄，并受到等离子体团不稳定性，因此自发的磁重联。当非轴对称三维模式占主导地位时，湍流使方位电流片进一步不稳定，并垂直拉伸。还形成了内部区域中的环形延伸的垂直电流片以及盘的外部区域中的较大的3D磁岛。这些发现对天体物理盘有很大的影响，因为等离子体团可能会导致局部加热，粒子加速和高能电磁辐射。
2021-10-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Evolution of the magnetorotational instability on initially tangled magnetic fields
以前的磁旋转不稳定性（MRI）模拟的初始磁场总是包括一个显着的系统规模的组成部分，即使是随机的。然而，它是概念和实际利益，以评估是否MRI可以增长时，初始场是湍流。天体物理等离子体中普遍存在的湍流或随机流一般会导致一个小尺度发电机（SSD），它将提供初始种子湍流速度和磁场的等离子体，成为吸积盘。MRI能从这些更现实的初始条件中发展出来吗？为了解决这个问题，我们提供了一个标准的剪切盒与各向同性强制SSD产生的磁场和速度场作为初始条件，并删除强制。我们发现，如果最初提供的领域是太弱或太不相干，他们从最初的湍流级联衰减速度比他们可以通过MRI增长。当初始提供的场足以允许MRI生长和维持时，饱和应力、大尺度场和功率谱与具有初始大尺度垂直场的标准零净通量MRI模拟的那些相匹配。
2017-10-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Pressure-anisotropy-induced nonlinearities in the kinetic magnetorotational instability
在无碰撞和弱碰撞的等离子体中，例如在致密物体上的热吸积流中，磁旋转不稳定性（MRI）可能与标准（碰撞）MRI显着不同。特别是，相对于局部磁场方向的压力各向异性可以改变线性MRI色散关系，并导致模式结构和增长率的非线性修改，即使当场和流扰动很小。这项工作研究这些压力各向异性引起的非线性弱非线性，高离子β政权，MRI饱和到强湍流之前。我们的目标是更好地了解如何在低碰撞性等离子体的MRI的饱和度可能不同于在碰撞制度。我们专注于两个关键的影响：（i）的直接影响的自感压力各向异性的非线性的MRI模式的演变，和（ii）的影响压力各向异性的“寄生不稳定性”被怀疑导致模式打破成湍流。我们的主要结论是：（i）镜不稳定性以这样一种方式调节压力各向异性，即一旦模式振幅变得大于背景场（就像在MHD中一样），无碰撞等离子体中的线性MRI是近似非线性解。这意味着无碰撞和碰撞MRI之间的差异在大幅度时变得不重要。(ii)大振幅MRI模式通过寄生不稳定性分解成湍流在无碰撞和碰撞等离子体中是相似的。总之，这些结论表明，在无碰撞等离子体中的磁旋转湍流的路线可能是类似的碰撞等离子体中，最近的动力学模拟所建议的。作为对这些发现的补充，我们为未来磁旋转湍流动力学模拟的设计提供了指导。
2017-11-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Observation of nonaxisymmetric standard magnetorotational instability induced by a free-shear layer
本研究发现磁化泰勒-库埃特流中自由剪切层可使非轴对称标准磁旋转不稳定性在Rm≳1时失稳，阈值与轴对称情形相当，解释了近年实验发现的新型不稳定性，对天文研究有重要意义。
2024-11-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The Magnetorotational Instability Prefers Three Dimensions
磁旋转不稳定性（MRI）发生时，弱磁场不稳定的旋转，导电流体与向内增加角速度。磁共振成像是必不可少的天体物理磁盘理论，其中剪切是典型的开普勒。恒星内部的剪切层也可能是MRI不稳定的，它们的剖面范围很广，包括近临界的。我们发现，一个理想的磁流体的增长最快的模式是三维的剪切速率，$S$，是附近的二维起始值，$S_c$。对于开普勒剪切，三维模式在$S\approx0.10S_c$以上是不稳定的，并且在$S\approx2.05S_{c}$之前主导二维模式。这些三维模式占主导地位的剪切配置文件相关的恒星和磁性普朗特数相关的液体金属实验室实验。大量快速增长的三维模式在$2.05S_{c}$之后仍然存在。这些发现在三个方面具有重要意义。首先，弱非线性理论表明，磁共振饱和，推动剪切速率到其临界值。这可能发生在恒星和实验室实验等系统中，这些系统可以重新排列它们的角速度分布。第二，当三维存在时，MRI模式的非正常特征和大的瞬态增长应该是重要的。最后，三维增长表明直接发电机行动驱动的线性不稳定性。
2019-12-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Three-dimensional simulations of the magnetorotational instability in eccentric disks
本文通过三维模拟研究垂直重力对偏心盘磁旋转不稳定性湍流的影响，发现其使 alpha 参数保持约 0.01，并显著加速质量与偏心率分布演化，为潮汐瓦解事件晚期辐射供能提供解释。
2025-05-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Fully kinetic large scale simulations of the collisionless Magnetorotational instability
本文采用二维粒子模拟方法研究了弱磁化（高$β$）对等离子体中的全动力学无碰撞磁旋转不稳定性。该数值分析的中心结果是在无碰撞MRI的饱和状态中出现自诱导湍流制度，其只能被捕获用于足够大的模拟域。这种湍流状态的发展的基本机制之一是漂移扭结不稳定性（DKI）的电流片的通道模式的非线性演化造成的。DKI的开始只能观察到模拟域大小超过几个线性MRI波长。DKI与随后的磁重联一起，在MRI的非线性演化的后期激活等离子体的湍流运动。在稳定状态下，磁能具有MHD样谱，$kρ<1$的斜率为$k^{-5/3}$，亚拉莫尔标度（$kρ>1$）的斜率为$k^{-3}$。我们还研究了无碰撞MRI和相关的磁重联在压力各向异性发展中的作用。我们研究了由于这种压力各向异性的系统的稳定性，观察在MRI的早期阶段的镜像不稳定的发展。我们进一步讨论了磁重联的重要性粒子加速在湍流制度。特别是，与重联研究一致，我们表明，在后期的动能提出了一个特征斜率的$ε^{-2}$在高能量区域。
2018-04-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonlinear evolution of the magnetorotational instability in eccentric disks
本文首次模拟偏心磁化圆盘中MRI的非线性演化，发现其饱和水平类似圆形圆盘但局部Maxwell应力可负，并指出较低辐射效率或可解释潮汐瓦解事件的逆能量问题。
2023-12-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Particle Diffusion and Acceleration in Magnetorotational Instability Turbulence
热吸积流包含无碰撞等离子体，被认为能够将粒子加速到非常高的能量，这是磁旋转不稳定性（MRI）产生的湍流的结果。我们进行非分层剪切盒模拟的MRI湍流在理想磁流体动力学（MHD），并注入高能（相对论）的测试粒子的模拟快照进行详细的调查粒子扩散和随机加速。我们考虑不同数量的净垂直磁通量，以实现不同的磁盘磁化水平在饱和状态下，具有足够高的分辨率来解决大多数粒子的回转半径（$R_g$）。具有大$R_g$的颗粒（$\gtrsim0.03$盘标度高度$H$）在方位角和极向方向上分别显示$\sim30$和$\sim5$乘以Bohm值的空间扩散系数。我们进一步测量粒子动量扩散系数$D(p)$应用福克-普朗克方程的粒子动量演化。对于这些粒子，来自湍流波动的贡献以$D(p)\propto p$为尺度，并且当$R_g\gtrsim0.1H$时剪切加速度接管，其特征在于$D(p)\propto p^3$。对于具有较小$R_g$（$\lesssim0.03H$）的粒子，其空间扩散系数大致与$\sim p^{-1}$成比例，并且在动量扩散中显示出$D(p)\propto p^2$比例的证据，但具有较大的不确定性。我们发现，多重效应有助于随机加速/减速，该过程也可能受到MRI湍流中的不稳定性的影响。我们还讨论了在超大质量黑洞周围的热吸积流加速PeV宇宙射线的潜力。
2021-06-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonmodal growth and optimal perturbations in magnetohydrodynamic shear flows
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of New Hampshire（新罕布什尔大学）
该研究揭示了在强磁场下，非模态增长机制允许扰动在有限时间内显著增长，挑战了传统关于磁流体动力学剪切流稳定性的结论。
2026-02-02 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Counterexample of the magnetorotational instability in two-dimensional axial symmetry
我们分析了二维背景等离子体的线性微扰方案，该背景等离子体以差分频率旋转并嵌入极向磁场中。本研究的两个主要假设，这反过来又是相关的，是等离子体轮廓是轴对称的，无论是在背景和微扰近似下，其中方位磁场被要求相同地消失，其次，磁表面函数上的角频率仅在非平稳状态下仍然保持，在稳定的背景平衡下，由共转定理（Ferraro 1937）的有效性保证。事实上，这种模型的限制是相当自然的，它意味着线性等离子体位移的方位角分量在非稳态电场的表达式中被重新吸收（原则上，在任何近似阶数下），并且不能再提供磁张力场的非零方位角分量。结果，磁旋转不稳定性被抑制，并且相对于纯流体动力学情况，磁场具有稳定等离子体构型的效果。
2013-08-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Large scale dynamo action precedes turbulence in shearing box simulations of the magnetorotational instability
我们研究发电机产生（指数增长）的大规模（平面平均）领域的非分层剪切盒模拟的磁旋转不稳定性（MRI）。与以前的研究仅限于水平（$x$-$y$）平均，我们证明了存在大规模的字段时，无论是水平或垂直（$y$-$z$）平均。通过计算平面平均场和功率谱，我们发现大规模的发电机行动在早期的MRI生长阶段-一个以前未确定的功能。快速增长的水平低模式和基准垂直模式在一个狭窄的波数范围内放大这些平面平均场的MRI增长阶段，湍流集之前。大尺度场增长需要线性波动而不是非线性湍流（如由模式-模式耦合定义的），并且作为MRI的直接全局模式增长。只有通过垂直平均，才能表明水平低波数MRI模式的增长直接反馈到初始垂直场，提供了关于为什么大尺度垂直场在饱和状态下维持对抗湍流扩散的线索。我们计算平面平均场方程中的项，以确定垂直和水平平均对大尺度场增长的个体贡献。发现从这种垂直平均获得的大规模场与Ebrahimi\& Blackman之前研究的全球圆柱模拟和准线性分析分析相当。我们讨论了这些新的结果，了解大规模MRI发电机饱和和湍流的潜在影响。
2016-05-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Parametric Survey of Nonaxisymmetric Accretion Disk Instabilities: Magnetorotational Instability to Super-Alfvénic Rotational Instability
本文通过Legolas代码参数化研究了吸积盘中非轴对称磁流体不稳定性，证实了超阿尔芬旋转不稳定性（SARI）的存在，并揭示了其局域化特征、增长率规律及与MRI的关系。
2024-10-17 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Near-resonant interactions of the magnetorotational instability in thin Keplerian discs
本文导出了非均匀磁化Keplerian薄圆盘中一个母磁旋转不稳定性与两个线性稳定子模的弱非线性近共振相互作用方程。虽然子模式的方程类似于它们的一阶经典均匀对应物，但父模式由二阶强迫Duffing方程控制。结果表明，这三个耦合方程的解表现出广泛而丰富的动力学行为谱。特别是，它表明，不稳定的三和弦的振幅可能会随着时间的推移爆炸性增长，即在有限的时间内达到无穷大的值。偶然的是，爆炸性不稳定的近共振三元组可能比它们的严格共振对应物生长得快得多。
2014-08-27 physics.plasm-ph
Identification of a non-axisymmetric mode in laboratory experiments searching for standard magnetorotational instability
标准磁旋转不稳定性（SMRI）是天体物理盘中湍流和快速吸积的一种很有前途的机制。它是一种磁流体动力学（MHD）不稳定性，使流体动力学稳定的磁盘流不稳定。由于其在天文距离上的微观性质和实验室实验的严格要求，SMRI自提出以来一直未经证实，尽管它在天体物理学上具有重要意义。在这里，我们报告了一个非轴对称的MHD不稳定性在一个修改的泰勒-库埃特实验。为了寻找SMRI，沿旋转的液态金属流的旋转轴施加均匀的磁场。不稳定性最初呈指数增长，变得突出，只有足够的流动剪切和中等磁场。这些条件的不稳定性是定性一致的SMRI，但在磁雷诺数低于预测的线性分析与周期性轴向边界。三维数值模拟，然而，再现所观察到的不稳定性，表明它线性增长的主要轴对称流修改所施加的磁场。
2022-09-17 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.flu-dyn
Statistical simulation of the magnetorotational dynamo
利用准线性统计模拟方法，对磁旋转不稳定性（MRI）引起的湍流和发电机进行了分析。研究发现，均匀湍流是不稳定的大规模发电机不稳定性，饱和到一个非均匀的平衡与磁普朗特数（Pm）的强烈依赖。尽管其极大地减少了非线性，在准线性模型中的角动量输运对Pm的依赖性在定性上类似于非线性MRI湍流。这表明，最近的收敛问题可能与大规模发电机，并建议如何显着简化模型可用于深入了解天体物理学相关的制度非常低或高PM。
2014-11-27 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Universal small-scale structure in turbulence driven by magnetorotational instability
在许多天体物理等离子体中，湍流的间歇性小尺度结构控制着能量耗散，并且通常被认为对足够大的系统具有普适性。在这项工作中，我们认为，小尺度湍流在吸积盘是普遍的，在这个意义上，它是不敏感的磁旋转不稳定性（MRI）和背景剪切，因此，在小尺度上与标准的均匀磁流体动力学（MHD）湍流难以区分。本文研究了剪切盒中磁共振驱动的不可压缩MHD湍流的电流密度、涡量和能量耗散的不稳定性。我们发现，模拟表现出类似程度的不稳定性，在标准的MHD湍流。我们对间歇性耗散结构进行了统计分析，发现能量耗散集中在薄片状结构中，这种结构跨越了大范围的尺度，直到盒子的大小。我们发现，这些结构表现出惊人的相似的统计特性，在标准的MHD湍流。此外，这些结构以大约17.5度的特征倾斜在环形方向上取向，这意味着在该方向上的有效引导场。
2017-02-09 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Explosive magnetorotational instability in Keplerian disks
在轴向磁场作用下，差速旋转圆盘容易发生非线性爆炸磁旋转不稳定性（EMRI）。导出了三个弱失谐共振相互作用模振幅随时间演化的动力学方程。与严格共振三和弦中的指数增长不同，EMRI是由于MRI模式与稳定的阿尔文-科里奥利模式和磁声模式的共振相互作用而发生的。三元组振幅的动力学方程的数值解表明，两种类型的扰动行为可以激发共振条件：（i）EMRI，导致在有限时间内的三个振幅的无穷大值，和（ii）有界不规则振荡的所有三个振幅。渐近显式解的动力学方程得到EMRI制度，并显示匹配的数值解附近的爆炸时间。
2016-06-03 physics.plasm-ph
Resonant instability of the nonlinearly-saturated magnetorotational mode in thin Keplerian discs
介绍并研究了极向磁场作用下薄开普勒盘的磁转动衰减不稳定性。线性磁流体动力学问题归结为平面内慢和快Alfv'een-Coriolis（AC）和垂直磁声（MS）本征模的本征值问题。磁旋转不稳定性（MRI）是由一个离散的不稳定的慢AC本征模，这是确定为每个半径的本地β。在第一β阈值附近，父MRI本征模与稳定AC本征模（慢或快）和稳定MS本征模一起形成谐振三重波。三波MRDI依赖于父MRI模式的非线性饱和和两个子线性稳定波（慢AC和MS模式）的指数增长，其有效增长率与父MRI相当。然而，如果AC子波的作用是由稳定的快模式发挥，则所有三种模式都保持有界。
2014-01-11 physics.plasm-ph
Experimental evidence for non-axisymmetric magnetorotational instability in a rotating liquid metal exposed to an azimuthal magnetic field
磁旋转不稳定性（MRI）的方位角版本是在纯方位角磁场或主要方位角磁场的影响下流体动力学稳定的差动旋转流的非轴对称不稳定性。它可能是相当重要的不稳定吸积盘，并在MRI发电机的概念中起着核心作用。我们报告的结果，液体金属泰勒-库埃特实验表明，在哈特曼数的预期范围内的方位MRI的发生。
2014-06-25 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Hamiltonian structure of single-helicity, incompressible magnetohydrodynamics and application to magnetorotational instability
本文推导了柱坐标系下单螺旋不可压缩MHD的四场简化模型并明确其哈密顿结构，证明了李-泊松括号性质，还成功将模型应用于重现MRI局域色散关系和分析含负能MRI的线性稳定性。
2024-11-30 physics.plasm-ph
On the relation of standard and helical magnetorotational instability
磁旋转不稳定性（MRI）通过使开普勒盘中的湍流（否则流体动力学稳定）对宇宙结构的形成起着至关重要的作用。特别关注具有小磁性普朗特数的液体金属的MRI实验，已经表明这种不稳定性的螺旋版本（HMRI）具有与标准MRI（SMRI）完全不同的标度行为。我们讨论的关系，HMRI SMRI探索各种参数的依赖关系。我们确定的不稳定性模式之间的转移机制，通过光谱异常点，解释了从静止不稳定（SMRI）的过渡到不稳定的行波（HMRI）和激励的HMRI在无感的限制。对于某些参数区域，我们发现新的岛屿的HMRI。
2009-10-31 astro-ph.HE astro-ph.SR math-ph
Prospects for observing the magnetorotational instability in the Plasma Couette Experiment
许多天体物理盘，如原行星盘，处于非理想的等离子体磁流体动力学（MHD）效应可以显著影响磁旋转不稳定性（MRI）行为的区域。讨论了在等离子体库埃特实验（PCX）中研究这些效应的可能性。不可压缩的，耗散的全局稳定性分析，包括等离子体特定的两种流体的影响和中性碰撞，这是本质上缺乏在液态金属实验中的泰勒-库埃特流（TCFs）的分析。结果表明，与边界驱动的流量，离子中性碰撞拖曳体力显着影响的方位角速度分布，从而限制了MRI不存在的制度的流量。电驱动流（EDF）被提出作为一种替代的体力流驱动，其中MRI可以在更容易实现的等离子体参数不稳定。描述了达到MRI相关参数空间和必要硬件升级的场景。
2015-04-24 physics.plasm-ph
Magnetorotational Instability in Diamagnetic, Misaligned Protostellar Discs
在本研究中，我们解决的问题是如何修改时的径向分量的恒星偶极子磁场的垂直分量被考虑到的磁旋转不稳定性的增长率。考虑到一个基准半径在光盘中的抗磁电流是明显的，我们进行了线性稳定性分析，以获得各种参数，如径向与垂直分量的比率和梯度的磁场，Alfvenic马赫数和抗磁化参数的磁旋转不稳定性的增长率。我们的研究结果表明，反磁电流和径向分量的磁场之间的相互作用增加了磁旋转不稳定性的增长率，并产生一个垂直于盘平面的力，这可能会导致扭矩。它还示出，考虑磁场的径向分量，并考虑到在磁场的垂直分量的径向梯度导致的轴对称（$m=0$）和非轴对称（$m=1$）模式的增长率的幅度增加。
2020-02-06 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Dependence of the saturation level of magnetorotational instability on gas pressure and magnetic Prandtl number
对磁旋转不稳定性（MRI）引起的磁流体动力学（MHD）湍流进行了大量的数值模拟。回顾Sano等人（2004）进行的先前调查，我们研究了饱和度水平的气体压力依赖性。在理想的MHD模拟，气体压力的依赖性被发现是非常敏感的数值方案的选择。这是因为数值磁普朗特数根据方案以及压力而变化，这对结果有很大影响。饱和度对数值磁普朗特数比压力更敏感。在具有显式粘度和电阻率的MHD模拟中，饱和度随着物理磁普朗特数而增加，并且当磁普朗特数恒定时，饱和度几乎与气体压力无关。这表明不可压缩湍流被二次撕裂不稳定性饱和。
2015-06-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Stability of compressible reduced magnetohydrodynamic equilibria - analogy with magnetorotational instability
利用能量-Casimir（EC）方法对可压缩约化磁流体动力学（CRMHD）模型的平衡态进行了稳定性分析。稳定性的结果与理想磁流体力学（MHD）的经典δW准则得到的结果进行了比较。对CRMHD自由能泛函的第二变分中的项与δW的项进行了鉴别：CRMHD的两种失稳效应对应于通常MHD中的扭结和交换不稳定性，同时在简化模型中还鉴别了磁力线弯曲和压缩性的稳定作用。此外，使用EC方法，在存在的环形流的稳定性条件得到。Julien和Knobloch提出了CRMHD与磁化旋转圆盘的简化不可压缩模型之间的正式类比[EAS Pub.系列，21，81（2006）]，被发现。根据这种类比，能量稳定性分析表明，后者模型的磁旋转不稳定性（MRI）的条件，对应于CRMHD中的交换不稳定性的条件，科里奥利项和剪切速度分别扮演曲率项和压力梯度的角色。利用EC方法，得到了旋转圆盘模型在可能存在非均匀磁场的情况下的稳定性条件。特别地，这表明除了MRI之外，MRI系统还可能经历另一种类似于扭结不稳定性的不稳定性。当磁场消失时，恢复了Rayleigh流体动力学稳定性条件.
2013-02-07 physics.plasm-ph
Resistive tearing: numerical exploration of nonmodal effects
本研究推导了不可压缩电阻性MHD的非模态稳定性工具与预解算子，通过数值模拟探究了瞬态增长对撕裂模的触发作用，发现其具有强范数依赖性且无法触发完全等离子体不稳定性，为等离子体湍流研究提供了新参考。
2024-10-28 physics.plasm-ph
Unified treatment of mean-field dynamo and angular-momentum transport in magnetorotational instability-driven turbulence
本文通过直接统计模拟建立统一平均场模型，同时处理MRI驱动湍流中的大尺度发电机与角动量输运，揭示旋转-剪切-电流效应和旋转-剪切-涡量效应分别产生径向和垂直磁场，并给出相关输运系数的显式形式。
2023-11-14 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
The role of boundaries in the MagnetoRotational Instability
本文用数值方法研究了轴向磁场作用下导电流体在圆柱形泰勒-库埃特流中的流动。为了尽量减少由于垂直无滑移边界引起的埃克曼再循环，在垂直端盖处使用两个独立旋转的环。这种配置再现了旨在观察磁旋转不稳定性（MRI）的实验室实验中使用的设置。我们的三维全球模拟表明，分叉的性质，非线性饱和，和轴对称MRI模式的结构显着影响边界的存在。此外，当外加场足够强时，还可以得到大尺度的非轴对称模。我们发现，这些模式相关的Kelvin-Helmoltz不稳定的自由Shercliff剪切层所产生的共同作用的应用领域和旋转环在端盖。最后，我们比较我们的数值模拟最近在普林斯顿MRI实验中获得的实验结果。
2012-01-09 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Sensitivity of the Magnetorotational Instability to the shear parameter in stratified simulations
磁旋转不稳定性（MRI）是一种剪切不稳定性，因此它对剪切参数$q = - d\lnΩ/d\ln r $的敏感性是值得研究的。受天体物理盘的启发，大多数（但不是全部）以前的MRI研究都集中在$ q=1.5$的开普勒值上。使用模拟与8垂直密度尺度的高度，我们有助于解决分层数值模拟中不同的$q$的效果的研究的子集。我们讨论了为什么剪切盒不能很容易地用于研究$q>2$，因此专注于$q<2$。根据以前的模拟，这是未分层或分层与一个较小的垂直域，我们发现，$q$依赖性的应力分层的情况下是不是线性的，相反的Shakura-Sunyaev模型。我们发现，缩放同意\cite{1996MNRAS.281L..21A}谁发现它是成比例的剪切涡比$q/(2-q)$。然而，我们也发现，磁场和动能谱的形状是相对不敏感的$q$和麦克斯韦应力的比率，磁能比也几乎保持独立的$q$。这是一致的理论论证中，方位场的放大率线性依赖于$q$和湍流相关时间$τ$依赖于$q$成反比。因此，我们测量了湍流的相关时间，发现它确实与$q$成反比。
2014-10-30 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Non-Dissipative Saturation of the Magnetorotational Instability in Thin Disks
提出了一种新的非耗散机制，用于描述轴向磁场作用下薄Keplerian圆盘轴对称磁旋转（MRI）不稳定性的饱和。该机制依赖于从MRI到稳定的磁声波（MS）的能量转移。这种模式的相互作用，使由于垂直分层的磁盘，导致其MRI频谱的离散化，以及通过应用适当的边界条件。导出了初始不稳定MRI模式的二阶Duffing类振幅方程。该方程的解表现出具有恒定振幅的突发非线性振荡，其表示MRI的饱和水平。这些结果得到了验证的直接数值解的完整的非线性简化薄磁盘磁流体动力学方程组。
2012-10-19 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
One-winged butterflies: mode selection for azimuthal magnetorotational instability by thermal convection
该研究针对吸积盘中热对流与磁旋转不稳定性的相互作用缺乏实验探究的问题，通过线性分析与已有实验数据对比，发现热对流可降低方位角MRI的临界哈特曼数并打破模式对称性，使AMRI波呈现“单翼蝴蝶”形态。
2024-05-20 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
On characterizing nonlocality and anisotropy for the magnetorotational instability
吸积盘中的角动量输运在多大程度上主要是局部的或非局部的，以及是什么决定了这一点，是理解吸积引擎的一个重要研究途径。沿着这条道路走一步，我们分析模拟的磁旋转不稳定性（MRI）计算能量和应力功率谱分层等温剪切盒模拟在几个新的方式。我们将盒子分为两个区域，盘和冠，其中盘是MRI不稳定区域，冠是磁主导区域。我们计算了不同数量的分数功率，包括磁能和麦克斯韦应力，发现它们主要由最低波数的贡献。这是更戏剧性的日冕比光盘，表明在日冕区域的运输是由更大的结构比光盘。通过计算平均功率谱在一个方向上的$k$空间的时间，我们还表明，MRI湍流是强烈的各向异性的大尺度时，用这种方法分析，但各向同性的小尺度。虽然剪切盒本身是为了代表吸积盘的局部部分，但应力和能量由最大尺度主导的事实突出了局部性并没有被捕获在盒内。这有助于量化全球模拟对解决运输局部性问题的直观重要性，对此可以进行类似的分析。
2014-04-09 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Extending the range of the inductionless magnetorotational instability
磁旋转不稳定性（MRI）可以破坏流体动力学稳定的旋转流，从而允许在吸积盘的角动量输运。磁共振成像的一个臭名昭著的问题是它在低磁普朗特数区域的适用性值得怀疑，因为它们是原行星盘和黑洞周围吸积盘外部的典型区域。使用WKB方法，我们扩展了MRI的适用范围，证明了如果方位磁场的径向分布仅与无电流分布~ 1/r略有不同，则无感应形式的MRI（如螺旋MRI和方位MRI）很容易使开普勒分布~ 1/r^（3/2）不稳定。这样，我们进一步展示了以前已知的临界Rossby数的下限Ro=-0.828与上限Ro=+4.828之间的自然联系。
2013-06-04 astro-ph.SR math-ph math.MP
Two types of axisymmetric helical magnetorotational instability in rotating flows with positive shear
我们揭示和研究了一种新型的线性轴对称螺旋磁旋转不稳定性，它能够不稳定的粘性和阻力旋转流与径向增加角速度，或正剪切。这种不稳定性本质上是双扩散的，并且与更熟悉的螺旋磁旋转不稳定性不同，其在高于Liu极限的正剪切下操作，因为当施加轴向/极向和方位角/环形磁场的组合的${\rm (i)}$并且磁普朗特数${\rm (ii)}$不太接近1时，它对宽范围的正剪切起作用。我们首先研究这种不稳定性与径向局部WKB分析，然后确认其存在使用的两个旋转圆柱体之间的磁化流的导电或绝缘边界的全局稳定性分析。从实验的角度来看，我们还证明了存在的新的不稳定性磁化粘性和电阻泰勒-库埃特流与正剪切的流动参数的值，这可以实现在即将到来的实验在DRESDYN设施。最后，这种不稳定性可能会对太阳速跃层赤道部分的动力学和发电机的作用有影响，因为上述两个必要条件发生不稳定性在这个地区得到满足。我们的全球稳定性计算的速斜状配置，代表一个薄的旋转圆柱层与适当的边界条件-进行内部和绝缘外圆柱-和流动参数的值，表明它确实可以出现在这种情况下，与太阳周期的特征增长时间。
2019-09-21 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Kinetic Effects on Turbulence Driven by the Magnetorotational Instability in Black Hole Accretion
磁旋转不稳定性（MRI）是在吸积盘中引起湍流输运的不稳定性，本文在动力学区域进行了研究。辐射低效吸积流（RIAF），就像我们银河系中心的超大质量黑洞周围的那种，被认为是无碰撞的。动力学MHD形式主义，基于弗拉索夫方程的时刻，用于线性分析和非线性模拟。修改ZEUS MHD程序，使其包含关键的动力学MHD项：各向异性压力张量和各向异性热传导。模拟使用局部剪切盒近似。由于绝热不变性（$μ=p_\perp/B$），当MRI放大磁场时，产生压力各向异性。拉莫尔半径尺度的不稳定性-镜，离子回旋加速器，消防水龙带-在大的压力各向异性激发。压力各向同性，由于这些不稳定性的俯仰角散射包括作为一个亚网格模型。动力学MHD模拟的一个关键结果是，各向异性（粘性）应力可以与麦克斯韦应力一样大。提出了一种新的数值模拟大温度梯度下各向异性热传导的方法。简单的实验表明，各向异性热传导的中心差分可以导致热量从较低温度流向较高温度，从而产生负温度。横向温度梯度的限制不会加重温度极值。
2007-03-20 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetorotational instability in a solar near-surface mean-field dynamo
本研究通过模拟$αΩ$型发电机，探讨磁旋转不稳定性在太阳近表面剪切层的运行条件，发现其受临界剪切参数影响，但湍流磁扩散率可能抑制其激发，仅标准$Ω$效应起作用。
2025-10-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Pseudo--magnetorotational instability in a Taylor-Dean flow between electrically connected cylinders
本文研究了在螺旋形磁场作用下，两个无限长的理想导电圆柱体之间的环形空间中导电液体的Taylor-Dean型流动。圆柱体通过一个远程的、完全导电的端盖电连接，端盖允许径向电流通过液体。径向电流与磁场轴向分量相互作用产生方位电磁力，使基流的角动量径向向外减小，从而使基流不稳定。这种不稳定性，我们称之为伪磁旋转不稳定性（MRI），看起来像MRI，尽管其机制基本上是离心的。在螺旋磁场中，与磁场的方位分量相互作用的径向电流产生轴向电磁力，该轴向电磁力驱动纵向环流。首先，该环流平流输送由离心不稳定性产生的泰勒涡旋，这导致如螺旋MRI（HMRI）中的行波。然而，这种波的传播方向与真正的HMRI相反。第二，在足够强的差动旋转，纵向流成为流体动力学不稳定本身。对于螺旋磁场中的电连接圆柱体，在任何足够强的差动旋转下，流体动力学不稳定性都是可能的。在这种情况下，没有流体动力学稳定性限制定义的临界比率的旋转速率的内部和外部的圆柱体，将允许一个区分流体动力学不稳定性的HMRI。这些效应会严重干扰MRI的实验和数值测定。
2009-06-21 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Analysis of azimuthal magnetorotational instability of rotating MHD flows and Tayler instability via an extended Hain-Lust equation
我们考虑一个不可压缩的导电和粘性流体的差分旋转流受到外部轴向磁场和方位角磁场，允许由外部的轴向电流的组合产生的流体和电流在流体本身。在这种情况下，我们推导出一个扩展版本的著名的Hain-Lust微分方程的径向拉格朗日位移，结合了轴向和方位角的磁场，差分旋转，粘度和电阻率的影响。本文将Wentzel-Kramers-Brillouin方法应用于扩展的Hain-Lust方程，导出了一个新的综合色散关系，用于三维扰动下流动的局部稳定性分析。我们确认，在低磁普朗特数的限制，其中的粘度的磁扩散率的比率为零，旋转流的径向分布的角速度超过刘极限，成为不稳定的受到各种各样的方位角磁场，所以是开普勒流。在色散关系的分析中，我们发现了一个新的长波长不稳定性的证据，这也被捕获的磁化泰勒-库埃特流的边值问题的数值解。
2021-10-29 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetorotational Dynamo Action in the Shearing Box
本文在剪切盒近似下，研究了无外加净磁通量时由磁旋转不稳定性引起的磁发电机作用。与最近的研究一致，发电机的行动被发现是敏感的纵横比的盒子：这是更容易获得高盒（在垂直于磁盘平面的方向拉伸）比长盒（在径向方向拉伸）。我们的直接数值模拟表明，发电机是可能的，在这两种情况下，给定一个足够大的磁雷诺数。为了解释相对较大的努力，需要获得发电机行动在一个长的盒子，我们建议，最有效地折叠和混合的磁场线在径向方向上的不稳定性所造成的湍流涡流。因此，在长箱中，所产生的强方位（流向）磁场的尺度总是与湍流涡旋的尺度相当。相反，在高盒子中，方位角磁通量在垂直方向上传播超过湍流涡旋尺度的距离。其结果是，不同的垂直截面的高箱渗透的大规模非零方位磁通量，促进不稳定性。与此相一致，发电机有效时的情况下，其特征在于由一个强的方位角磁通量的磁不稳定性。
2017-04-27 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
From helical to standard magnetorotational instability: predictions for upcoming liquid sodium experiments
我们进行线性分析的轴对称磁旋转不稳定性（MRI）在磁化圆柱泰勒-库埃特（TC）流的标准版本（SMRI）与纯轴向背景磁场和两个进一步的类型-螺旋修改SMRI（H-SMRI）和螺旋MRI（HMRI）-在组合的轴向和方位角磁场的存在下。这项研究的目的是为即将到来的大规模液体钠MRI实验计划内的DRESDYN项目在Helmholtz-Zentrum德累斯顿-Rossendorf，所以我们探讨这些不稳定类型的典型值的主要参数：磁雷诺数，伦德奎斯特数和比的角速度的气缸，这是在这些实验中可以达到的。与以前在实验室中检测MRI的尝试相反，我们的结果表明，SMRI及其螺旋修改版本原则上可以在DRESDYN-TC设备中检测到上述参数的范围，包括天体物理学上最重要的开普勒旋转，尽管液体钠的磁性普朗特数非常小。由于在实验中，我们计划接近（H-）SMRI从以前研究的HMRI制度，我们排除了两个制度之间的连续和单调的过渡。我们发现，H-SMRI，像HMRI，代表一个过稳定性（行波）与非零频率线性增加的方位场。由于它的相关性有限尺寸的流动系统在实验中，我们还分析了H-SMRI的绝对形式，并比较其增长率和发病标准与对流。
2022-06-04 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Quasi-two-dimensional nonlinear evolution of helical magnetorotational instability in a magnetized Taylor-Couette flow
磁旋转不稳定性（MRI）是天体物理学中的基本过程之一，在各种各样的宇宙物体中驱动角动量输运和质量吸积。尽管在过去的几十年里，理论/数值和实验的努力，它的饱和机制和振幅，设置角动量输运率，仍然没有得到很好的理解，特别是在高电阻率的限制，或小的磁性普朗特数典型的内部（死区）的原行星盘，液体核心的行星和液态金属在实验室中。使用直接数值模拟，在本文中，我们调查的非线性发展和饱和特性的螺旋磁旋转不稳定性（HMRI）-一个相对的标准MRI -在磁化泰勒-库埃特流在非常低的磁普朗特数（相应地在低磁雷诺数）有关的液体金属。为了简单起见，方位场与轴向场的比率保持固定。从HMRI的线性理论可知，Elsasser数或相互作用参数决定其增长率，并在动力学中起着特殊的作用。我们表明，这个参数也是重要的非线性问题。通过增加它的值，从弱非线性（其中系统略高于线性稳定性阈值）到强非线性或湍流状态的突然过渡发生。我们计算的方位角和轴向的能量谱对应于这两个制度，并表明，他们定性不同。值得注意的是，在所有情况下，非线性状态仍然几乎轴对称，这表明HMRI湍流是准二维的性质。虽然非轴对称模式的贡献随着Elsasser数的增加而适度增加，但它们的总能量仍然比轴对称模式小得多。
2017-11-27 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Convective, absolute and global azimuthal magnetorotational instabilities
本文研究了具有方位磁场的Taylor-Couette（TC）流中方位磁旋转不稳定性（AMRI）的对流和绝对形式。我们发现，对流AMRI的域比绝对AMRI的域更宽。实际上，绝对不稳定性对磁TC流实验是最相关和最重要的。绝对AMRI，不像对流的，留在设备中，显示可通过实验检测到的持续增长。我们还研究了全球AMRI在TC流的有限高度使用DNS，并发现其新兴的蝴蝶型结构-向上和向下的行波的形式的时空变化-是在一个非常好的协议与线性稳定性分析，这表明存在两个占主导地位的绝对AMRI模式的流动引起这个全球蝴蝶图案。
2021-05-27 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
