Magnetic axis safety factor of finite $β$ spheromaks and transition from spheromaks to toroidal magnetic bubbles

平面磁化同轴电子枪形成的喷流、扭结和球斑

On the jets, kinks, and spheromaks formed by a planar magnetized coaxial gun

测量的各种等离子体配置产生的平面磁化同轴枪提供洞察的磁拓扑结构的演变所造成的磁螺旋注入。实验的重要特点是一个非常简单的同轴枪设计，使所有观察到的几何复杂性是由于内在的物理动力学，而不是源的形状和使用快速多帧数码相机，它提供了直接的拓扑复杂的形状和动态成像。获得了三个关键的实验结果：（1）轴向准直射流的形成[Hsu和Bellan，Mon.没有R. Astron.Soc.334，257（2002）]，其与天体物理喷流的磁流体动力学描述一致，（2）当该喷流满足Kruskal-Shafranov极限时的扭折不稳定性的识别，以及（3）扭折不稳定性的非线性性质提供了如通过同轴磁化源形成球斑所需的环向通量到极向通量的转换[Hsu和Bellan，物理修订版信函90，215002（2003）]。提出了一个新的解释如何n=1的中心柱不稳定性提供spheromak形成和维持过程中的通量放大，它表明，射流准直可以发生在一个旋转的背景极向场。

螺旋驱动球环等离子体双流体流动平衡的数值研究

Numerical Study of Two-fluid Flowing Equilibria of Helicity-driven Spherical Torus Plasmas

采用有限差分法和边界元法相结合的方法，数值求解了螺旋驱动球环（HD-ST）的两相流平衡位形。结果表明，中心导体附近的电子流体与外环向场有关，而离子流体与外环向场无关。磁性配置从高- $q$ HD-ST（$q$ >1），具有顺磁环向场和低- $β$（体积平均$β$值，（$<β>\approx$ 2%）通过螺旋驱动的球马克和RFP到超低- $q$ HD-ST（0<q<1）与对角磁环向场和高- $β$（$β \approx 18\%），因为内边缘区域的外部环向场减小并反转符号。当双流体中离子偏磁漂移占主导地位时，双流体效应在这种平衡转变中更为显著。

Structure of magnetic fields in intracluster cavities

Observations of clusters of galaxies show ubiquitous presence of X-ray cavities, presumably blown by the AGN jets. We consider magnetic field structures of these cavities. Stability requires that they contain both toroidal and poloidal magnetic fields, while realistic configurations should have vanishing magnetic field on the boundary. For axisymmetric configurations embedded in unmagnetized plasma, the continuity of poloidal and toroidal magnetic field components on the surface of the bubble then requires solving the elliptical Grad-Shafranov equation with both Dirichlet and Neumann boundary …

磁泡膨胀的理想磁流体动力学模拟作为河外射电叶的模型

Ideal magnetohydrodynamic simulation of magnetic bubble expansion as a model for extragalactic radio lobes

采用非线性理想磁流体动力学（MHD）方法模拟了磁泡等离子体在低密度、弱磁化背景等离子体中的传播和膨胀过程。这些模拟模拟等离子体气泡膨胀实验（PBEX）的几何形状和参数[A. G. Lynn，Y. Zhang，S. C. Hsu，H. Li，W. Liu，M. Gilmore和C. Watts，Bull. Amer. Phys. Soc. { \bf 52}，53（2007）]，其正在研究磁泡膨胀作为河外射电瓣的模型。模拟预测了气泡演化的几个关键特征。首先，气泡膨胀的方向取决于气泡环向与极向磁场的比率，其中较高的比率导致主要在传播方向上的膨胀，而较低的比率导致主要垂直于传播方向的膨胀。第二，磁流体激波和拖尾慢模可压缩磁流体波阵面形成的气泡，因为它传播到背景等离子体的前面。第三，气泡的膨胀和传播发展的不对称性，其传播轴由于重联促进数值电阻率和不均匀的角动量输运主要是由于背景磁场。这些结果将有助于指导PBEX的初步实验和诊断测量。

GigaGauss solenoidal magnetic field inside of bubbles excited in under-dense plasma

Magnetic fields have a crucial role in physics at all scales, from astrophysics to nanoscale phenomena. Large fields, constant or pulsed, allow investigation of material in extreme conditions, opening up plethora of practical applications based on ultra-fast process, and studying phenomena existing only in exotic astro-objects like neutron stars or pulsars. Magnetic fields are indispensable in particle accelerators, for guiding the relativistic particles along a curved trajectory and for making them radiate in synchrotron light sources and in free electron lasers. In the presented paper we pro…