Resistive relativistic magnetohydrodynamics from a charged multi-fluids perspective
我们认为广义相对论磁流体力学从一个带电的多流体的观点，以变分方法作为我们的出发点。我们开发的情况下，两个带电组件的详细说明，占一个唯象的电阻率，对等离子体和质子-电子系统提供了具体的例子。我们讨论冷，低速，等离子体和热系统，我们占一个动态熵分量。冷情况下的结果（符合最近的工作在文献中）提供了一个完整的模型，电阻相对论磁流体力学，澄清的假设，导致各种模型已被用于天体物理学的应用。热情况的分析是（据我们所知）新颖的，占弛豫时间，需要确保因果关系，并证明热通量和电荷之间的显式耦合。
2012-04-12 astro-ph.SR gr-qc
An HLLC Riemann Solver for Resistive Relativistic Magnetohydrodynamics
提出了一种新的近似黎曼解的电阻相对论磁流体动力学（RRMHD），属于家庭的Harten-Lax-van Leer接触波（HLLC）求解器的增广系统的方程。在HLLC求解器中，解近似为两个恒定状态，两侧是由接触波分离的两个冲击。新的近似求解器的精度校准通过一维和二维测试问题。
2018-05-30 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Thermal synchrotron radiation from RRMHD simulations of the double tearing mode reconnection - Application to the Crab flares
本文研究了存在引导场时双电流片位形中的磁流体力学撕裂不稳定性。这是通过电阻相对论磁流体动力学（RRMHD）模拟研究。根据双撕裂模（DTM）的动力学，我们能够计算在爆炸重联阶段的合成同步辐射光谱。脉冲星条纹风模型代表了这样的电流片形成的地点，包括一个引导场。蟹状星云/脉冲星系统的变化，被视为耀斑，因此可以自然地解释的DTM爆炸阶段的条纹风。我们的结果表明，如果磁化参数$σ$在$10^5$附近，则Crab GeV耀斑可以用条纹风区的双撕裂模来解释。
2015-09-21 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Thermally enhanced tearing in solar current sheets: explosive reconnection with plasmoid-trapped condensations
在耀斑相关的电流片，撕裂不稳定性可能会触发爆炸性重联和等离子体团的形成。我们探讨了如何通过爆炸性重联过程，其特征在于形成的等离子体团的相互作用和陷阱冷凝等离子体的热和撕裂模式相互加强在太阳日冕中的电流片的碎片。我们使用电阻磁流体动力学（MHD）模拟的二维电流层，将光学薄辐射能量损失和背景加热的非绝热效应，使用\texttt{MPI-AMRVAC}。我们的参数调查探讨了不同的折射率和等离子体- $β$量化的不稳定性增长率的线性和非线性制度。我们注意到，对于$10^{-4} - 5 \times 10^{-3}$内的无量纲电阻率值，我们得到了热不稳定性和撕裂行为相互加强的爆炸行为。这显然低于纯电阻爆炸等离子体团形成的通常临界伦德奎斯特数范围。非线性增长率遵循弱幂律依赖与电阻率。在演化的非线性阶段，由于热不稳定性和撕裂不稳定性，电流片的碎裂和等离子体团的形成。在Lundquist数（$S_L$）范围$4.6 \times 10^3 - 2.34 \times 10^5$内注意到等离子体团的形成。我们量化的时间变化的等离子体团的数量和密度填充因子的等离子体团为不同的物理条件。我们还发现最大等离子体团数的尺度为$S_L^{0.223}$。在非线性聚合的等离子体团链中，局部的冷凝结聚集，实现了类似于日冕雨或日冕对流的密度和温度对比。
2022-08-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Radio Emission of Pulsars. I. Slow Tearing of a Quantizing Magnetic Field
旋转中子星的脉冲无线电发射与缓慢的电阻不稳定性有关，这种不稳定性在开路中由不均匀的扭曲轮廓提供。本文研究了电流由相对论粒子流支持的弱剪切量子化磁场的稳定性。电磁场几乎是完全无力的，粒子被限制在最低的朗道态，没有明显的曲率漂移。在电荷中性等离子体中，我们发现多个分支的缓慢增长的撕裂模式，相对论的双撕裂模式的类似物，与峰值增长率$s \gtrsim 4π\widetilde k_y J_z/B_z$。这里，$B_z$是强（接近电势）引导磁场，$J_z$是场对准电流密度，而$\widetilde k_y$是由电流梯度标度归一化的模式波数。当等离子体携带净电荷时，这些模式是超稳定的，其中实频率$ω\sim s\cdot |n_0^+ - n_0^-|/(n_0^+ + n_0^-)$与正电荷和负电荷的密度的不平衡成比例。一个孤立的电流片薄于集肤深度支持局部撕裂模式与增长率缩放为（片厚度/集肤深度）$^{-1/2}$。在脉冲星中，峰值增长率与旋转的角频率$s \gtrsim 2\widetilde k_y Ω$相当，但与极隙中粒子和场的纵向振荡相比，速度较慢。电阻模式的经验，让人想起子脉冲漂移的方位角漂移，是一个有前途的驱动器的脉冲到脉冲的通量变化。另一篇论文证明了在相对论粒子流的薄电流片中载流阿尔芬波的切伦科夫式不稳定性，并提出了这些波的相干曲率辐射作为脉冲星射电辐射的来源。
2022-02-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
On the Physical Interpretation of Malyshkin's (2008) Model of Resistive Hall-MHD Reconnection
本文提出了一个简单的Sweet--Parker模型，用于描述电阻性霍尔磁流体重联中的电子流层，重点讨论了无碰撞的极限。推导容易恢复Malyshkin [PRL，101，225001（2008）]和其他人最近获得的主要结果，但更快，物理上更透明。特别是，它强调了阻性阻力在确定电子流出速度中的作用。任何这样的方法的主要局限性进行了讨论。
2009-01-05 astro-ph.SR
A New Approach of Linear Theory of Tearing Instability in Uniform Resistivity
LSC理论（Loureiro，Schekochihin，and Cowley，PoP2007）中撕裂不稳定性的线性扰动方程作为初值问题进行了数值研究，其中内部和外部区域在均匀电阻率下无缝求解。因此，所有区域都被解决为电阻MHD（磁流体动力学）。为了全面研究物理上可接受的扰动解，研究了物理上可接受的解所需的局部极大值点和零交叉点的行为，在零交叉点处，θ =0和θ =0。最后，外区均匀电阻率的假设对改进理论中的某些结论起了重要作用。总之，在改进的LSC理论中得到的增长率的上限λ up受在外部区域测量的Alfven速度的调节。它也被证明是部分一致的增长率在线性发展阶段的脉冲撕裂不稳定性中观察到的可压缩MHD模拟的等离子体团不稳定性（PI）的基础上均匀电阻率。
2022-08-31 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Quenching of Tearing Mode Instability by Transverse Magnetic Fields in Reconnection Current Sheets
本研究在粘滞电阻型不可压缩MHD框架下，通过解析与数值模拟发现横向磁场会使电流片形成带剪切流的中性层，从而快速抑制撕裂模不稳定模，为相关相互作用研究提供新认知。
2024-07-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The non-modal onset of the tearing instability
我们研究了经典的磁流体力学（MHD）撕裂不稳定性（TI）的发病，并专注于非模态（瞬态）的增长，而不是撕裂模式。借助伪谱理论，线性方程的算子被证明是高度非正态的，从而导致在TI的发病显着的瞬态增长的可能性。这种可能性随着Lundquist数$S$的增加而增加。特别是，我们发现的证据，数值上，最大可能的瞬态增长，测量的$L_2$ -范数，为经典的设置电流片不稳定的TI，规模为$O(S^{1/4})$的时间尺度上的$O(S^{1/4})$为$S\gg 1$。当溶液行为由撕裂模式主导时，该行为比时间尺度$O(S^{1/2})$快得多。得到的瞬态增长的大小取决于初始扰动的形式。确定了最大可能瞬态增长的最佳初始条件，这些条件采取波包的形式，可以被认为是集中在电流片上的噪声。我们还研究了本征值谱的结构与物理量的关系。
2018-08-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph
General-relativistic resistive-magnetohydrodynamic simulations of binary neutron stars
我们已经研究了一个等质量磁化中子星二进制内的电阻磁流体动力学（RMHD）的方法，在该方法中，高导电的恒星内部是匹配的电真空外部的动力学。因为我们的分析是为了评估合并后的动态二进制的电阻效应，并通过崩溃引入的修改，我们进行了密切的比较与传统的理想磁流体动力学近似内进行的等效模拟。我们发现这两种演化有许多相似之处，但也有一个重要的区别：在RMHD模拟中，超大质量中子星的生存时间增加了。这种差异是由于在电阻机制中效率较低的磁制动机制，其中物质可以穿过磁场线移动，从而减少了角动量的向外传输。本文所进行的RMHD和理想磁流体动力学模拟都是在比我们以前的工作更高的分辨率和不同的网格结构下进行的[L。雷佐拉湾贾科马佐湖Baiotti，J. Granot，C. Kouveliotou和M. A.阿洛伊，太空人。J. Letters 732，L 6（2011）]，但证实了由黑洞-环面系统产生的有序磁场的低密度漏斗的形成。在这两种情况下，磁场在高导电圆环中主要是环形的，而在几乎真空的漏斗中主要是极向的。在漏斗中发生的重连过程或中微子湮灭，我们没有一个模型，可能会增加漏斗中的内能并发射相对论外流，然而，在这些模拟中没有产生。
2015-11-10 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Magnetospheric Accretion and Ejection of Matter in Resistive Magnetohydrodynamic Simulations
本文通过二维轴对称电阻性MHD模拟，首次发现纯电阻性磁层中可产生由压力梯度与磁力驱动、伴随边界层磁重联的准稳态快速微抛射，其质量通量随磁场强度和恒星自转率增大而增大，与盘冕密度比及电阻率大小无关。
2013-02-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetic Reconnection Onset via Disruption of a Forming Current Sheet by the Tearing Instability
最近的认识，斯威特-帕克电流片是严重不稳定的二次撕裂（等离子体）不稳定性意味着这样的电流片不可能发生在真实的系统。这表明，为了理解磁重联的发生，需要考虑电流层形成时撕裂不稳定性的增长。这样的分析是在这里的背景下，非线性电阻MHD的一般的时间相关的平衡，代表一个逐渐形成的电流片。结果表明，两个发病制度，单岛和多岛，是可能的，取决于电流片形成的速率。一个简单的模型被用来计算这两个政权之间的过渡的标准，以及在那一刻的重联开始时间和电流片参数。对于典型的日冕参数，该模型产生的结果与观测一致。
2016-02-19 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Lattice Boltzmann model for resistive relativistic magnetohydrodynamics
本文建立了一个相对论磁流体力学的格子Boltzmann模型。即使该模型是电阻MHD推导，它表明，它是数值上的强大，即使在高电导率（理想MHD）的限制。为了验证的数值方法，进行了测试模拟的理想和电阻的限制，即在理想的MHD和电流片的演化的阿尔文波的传播在电阻制度，其中观察到非常好的协议比较的分析结果。此外，我们还研究了由Kelvin-Helmholtz不稳定性驱动的二维磁重联，并研究了不同参数对重联率的影响。结果表明，密度比对磁重联率的影响可以忽略不计，而剪切速度的增加会降低重联率。此外，它被发现的重联率成正比的$σ^{-\frac{1}{2}}$，$σ$是电导率，这是符合斯威特帕克模型的标度律。最后，利用该数值模型研究了恒星耀斑中的磁重联。三维模拟表明，恒星耀斑中背景磁力线和磁绳磁力线之间的重联可以作为光球层中剪切速度的结果而发生。
2015-08-14 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.flu-dyn
Optimal Energy Growth in Current Sheets
本文研究了电流片线性微扰中瞬态增长的可能性。由电流片组成的背景场的电阻磁流体动力学（MHD）算子是非正常的，这意味着相关的本征值和本征模可以是非常敏感的扰动。在撕裂电流片的线性稳定性分析中，我们表明，模式阻尼为$t\rightarrow\infty$可以产生瞬态能量增长，贡献更快的增长率和更高的能量实现（在一个固定的有限时间内）比不稳定的撕裂模式从正常模式分析。我们确定的瞬态增长撕裂稳定和撕裂不稳定的制度，并讨论我们的结果在太阳大气中的过程，如耀斑和日冕加热的后果。我们的研究结果有显着的潜在影响，如何快速电流片可以被打乱。特别是，由于（渐近）阻尼模式的瞬态能量增长可能会导致加速电流片变薄，因此，更快的等离子体团不稳定性的发病率相比，由撕裂模式单独确定。
2017-09-18 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Effects of Line-tying on Magnetohydrodynamic Instabilities and Current Sheet Formation
本文综述了近年来在磁流体动力学稳定性和电流片形成方面的一些研究进展。总结了理想内弯折模和电阻撕裂模线性稳定性的主要结果。对于非线性问题，一个反例，最近的演示电流片形成低\emph{et al}。[B. C.低和低。M.简斯，这是太空仪J. \textbf{696}，821（2009）]，并且导出了用于边界驱动的线束缚磁场的准静态演化的控制方程。一些开放的问题和可能的策略，以解决这些问题进行了讨论。
2010-03-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Three-dimensional tearing instability of flux-tube-like magnetic fields
本研究针对三维磁重联动力学研究不足的问题，通过引入二维平衡均匀方向的调制模拟类通量管构型，结合线性稳定性分析与数值模拟，发现无引导场的三维系统存在类撕裂不稳定性，且其增长率较二维降低、色散关系标度特征相似，揭示了调制对重联动力学的影响机制。
2025-05-15 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Resistive magnetohydrodynamic simulations of X-line retreat during magnetic reconnection
为了研究电流片运动对重联过程的影响，我们进行了电阻磁流体动力学（MHD）模拟两个位置接近的重联网站移动远离对方的重联发展。这种模拟的发展速度比其他等效的单扰动模拟，但最终表现出更高的重连率。未受阻碍的流出射流比指向两个电流片之间形成的磁岛的流出射流更快且更长。X线和流动停滞点位于每个电流片的尾端附近，非常靠近阻塞出口。X线后退的速度范围为~0.02-0.06，而驻点后退的速度范围为~0.03-0.07，单位为初始上游Alfven速度。在早期，流动停滞点位于比X线更靠近电流片中心的位置，但是在稍后这两个点的相对位置切换。因此，在时间的后期，在X线后退的相反方向上，有显著的等离子体流穿过X线。在整个模拟过程中，X线处的速度不等于X线的速度。受这些结果的启发，在X点的局部参数的X线撤退率的表达式推导出来。这个表达式表明，X线撤退是由于两个平流的散装等离子体流和扩散的正常分量的磁场。
2010-09-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Scaling laws of resistive magnetohydrodynamic reconnection in the high-Lundquist-number, plasmoid-unstable regime
当系统的Lundquist数（$S$）超过某一临界值时，系统中的Sweet-Parker层对等离子体团不稳定性是不稳定的。在本文中，数值标度研究已经完成了一个岛屿合并系统由一个低水平的随机噪声驱动。在早期阶段，一个初级Sweet-Parker层形成之间的两个合并的岛屿。当Lundquist数大于临界值$S_{c}\simeq4\times10^{4}$时，初级Sweet-Parker层通过多级级联分裂成多个等离子体团和更薄的电流片.由于等离子体团的不稳定性，该系统实现了快速的非线性重联率，几乎是独立的$S$，只有微弱的依赖于噪声的水平。发现线性状态中的类质团的数量与$S^{3/8}$成比例，如早期渐近分析所预测的（Loureiro \emph{et al.}，Phys. Plasmas \textbf{14}，100703（2007））。在非线性状态下，等离子体团的数量遵循更陡的标度，并且与$S$成比例。发现电流片的厚度和长度与$S^{-1}$成正比，电流片的局部电流密度与$S^{-1}$成正比。启发式的参数，在支持这些缩放关系。
2010-03-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph
On the Sweet-Parker model for incompressible visco-resistive magnetic reconnection in two dimensions associated to ideal magnetohydrodynamic instabilities
在二维不可压缩磁流体力学框架下，我们重新研究了著名的磁重联的Sweet-Parker（SP）模型。通过考虑非零粘度，通过磁普朗特数$P_m$重新推导出稳态解。此外，与原始SP模型相反，特别注意流入磁场$B_e$和电流层$L$的长度不一定是固定的并且可以取决于耗散参数的可能性。使用两种不同的理想不稳定的设置，即倾斜和合并模式，形成电流片，我们数值探索的标度关系与电阻率$η$和普朗特数$P_m$在磁重联阶段，并比较了广义稳态SP理论解。通常的Sweet-Parker关系在小$P_m$和$η$值的限制下恢复，特别是归一化重连率简单地为$S^{-1/2} (1 + P_m)^{-1/4}$，其中$S$表示伦德奎斯特数$S = LV_A/η$（$V_A$是特征阿尔文速度）。在较高$P_m$和/或$η$值的相反极限中，获得了与SP模型的显著偏差，其中根据所考虑的设置探索了复杂的依赖性$B_e (η, P_m)$。我们讨论了这些结果的重要性，以正确地解释许多指数增加的数值研究发表在文献中，目的是解释在日冕中观察到的爆发现象。
2022-01-04 astro-ph.SR hep-th
The coupled tearing-thermal instability in coronal current sheets from the linear to the non-linear stage
本文结合 Legolas 线性 MHD 谱分析与 MPI-AMRVAC 非线性模拟，研究日冕 Harris 电流片中撕裂–热耦合，揭示最快增长模式可跳过模式混合并加速热失控。
2024-12-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
"Ideally" unstable current sheets and the triggering of fast magnetic reconnection
磁重联被认为是在空间和实验室中观察到的许多爆炸现象的动力学机制，尽管在如此高的Lundquist（$S$）数等离子体中触发磁重联的速度有多快的问题仍然是难以捉摸的。已经确定的是，一旦达到动力学尺度，重连可以比传统预测的更快地发展。它也已被证明，在电阻磁流体力学（MHD）的框架内，快速重联实现足够薄的片材通过所谓的等离子体团不稳定性的发病。后者是在专门研究斯威特-帕克电流片的研究中发现的，无论是作为初始条件还是在非线性研究中发展的明显瞬态。另一方面，快速撕裂不稳定性可以在理想情况下增长，即，$S$ -独立的，时间尺度（被称为“理想”撕裂）在当前片的纵横比尺度与宏观伦德奎斯特数为$L/a\sim S^{1/3}$ -比斯威特帕克一个小得多-提出了一种新的方法来接近崩溃的电流配置中的快速重联的启动。在这里，我们提出了一个概述，我们所谓的“理想”撕裂电阻MHD，并讨论如何同样的推理可以扩展到其他常用的等离子体模型，包括电子惯性和动力学效应。然后，我们讨论了一个方案的发病“理想”的快速重联通过崩溃的电流片，并描述了一个定量模型的非线性演化的解释“理想”的不稳定片在两个维度。
2016-09-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The Effect of Anomalous Resistivity on Tearing Instability
Joule Physics Laboratory, School of Science, Engineering and Environment, University of Salford（索尔福德大学科学与工程环境学院焦耳物理实验室）
通过引入二阶电阻模型，研究异常电阻对经典撕裂不稳定性的修正，解析了边界层标度律和奇异匹配条件，揭示了早期相位滑移层导致的超指数增长，为太阳耀斑和托卡马克破裂的触发问题提供了精确解析解。
2026-08-27 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetically threaded accretion disks in resistive magnetohydrodynamic simulations and asymptotic expansion
本文结合薄磁吸积盘的稳态渐近展开方程与PLUTO电阻MHD模拟，揭示盘内磁场被显著压低、盘外膨胀影响净力矩，并定量给出恒星力矩与自旋加速时间尺度。
2023-08-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
High Lundquist Number Resistive MHD Simulations of Magnetic Reconnection: Searching for Secondary Island Formation
最近，由于Sweet-Parker电流片的撕裂不稳定性而形成的次级岛被认为是导致快速重联的可能机制（对Lundquist数$S$的敏感性较低），使用粒子单元（PIC）方法[Daughton等人，2009]以及使用电阻磁流体动力学（MHD）[Lapenta 2008; Bhattacharjee等人，2009年]。当$S$大于某个阈值时，认为会出现这种不稳定性。这些最新的结果促使我们进行更多的电阻MHD模拟的基础上的岛屿合并不稳定性的基本重联配置，使用更高的分辨率和更大的$S$。我们的模拟是基于一个相当标准的伪谱码，已经测试了准确性，收敛性，并与使用其他方法的代码进行了比较[Ng et al. 2008]。在我们的模拟中，没有发现等离子体团的形成，除了当分辨率不足时，或者当外部添加少量噪声时。重新连接率被发现遵循的Sweet-Parker缩放时，没有噪音被添加，但增加到一个独立的$S$与噪音的水平，当等离子体团的形式。将介绍$S$至$2 \times 10^5$的最新结果。
2011-06-02 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
3D coupled tearing-thermal evolution in solar current sheets
本文通过三维磁流体模拟研究太阳电流片中撕裂与热不稳定性耦合导致的破裂，发现其形成与日珥和日冕雨相似的冷凝聚结构，揭示重联的多热本质。
2023-08-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the explosive phase of the tearing mode in double current sheet plasmas: effect of the equilibrium magnetic configuration on the onset threshold and growth rate
在二维笛卡尔几何中，在约化电阻磁流体力学（MHD）框架下研究了与双流片系统撕裂不稳定性相关的磁重联.采用自适应有限元FINMHD程序对爆炸非线性阶段进行了研究。临界纵横比，即定义为最小的$L/x_s$比（与$L$和$x_s$是周期性系统的长度和两个电流层之间的半距离分别）后的线性和早期非线性饱和阶段的非线性失稳，得到。后者的阈值是独立的所选择的初始平衡（双哈里斯样的磁剖面）和电阻率的细节。它的值被证明是$4.7$，这是接近和略小于顺序的值$5$推导出在以前的研究中使用一个更具体的平衡配置。的动能（$E_K$）的时间依赖性被证明遵循双指数定律，$E_K \propto \exp \ [e^{(γ^* t)} ]$，伪增长率$γ^* \simeq 0.1 \ t_A^ {-1}$（$t_A$是特征阿尔文时间），这是再次独立的配置和电阻率。该机制提供了一个可能的解释爆炸性磁能释放的突然发生在快速阿尔文时间尺度上的破坏性事件的天体物理等离子体与预先存在的双电流片，如在太阳日冕。
2021-07-28 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
