The global distribution of magnetic helicity in the solar corona
通过定义一个合适的磁力线螺旋度，我们将强有力的磁螺旋度概念应用于太阳日冕中的全球磁场演化问题。作为一个理想的磁流体动力学不变量，磁力线螺旋度是一个有意义的措施，如何磁螺旋度分布在日冕体积。对于每条磁场线，它可以被解释为与该场线链接的磁通量。使用磁摩擦模拟，我们调查如何场线螺旋度演变的非潜在的日冕作为剪切的结果，在太阳表面上的大尺度运动。在开放的磁场线上，太阳注入的螺旋度大部分输出到太阳风中，只要日冕弛豫足够快。但是在闭合的磁场线上，螺旋度是能够建立起来的。我们发现磁力线螺旋度是不均匀分布的，并且在扭曲的磁通量绳中高度集中。这些磁通绳的爆发被证明会导致突然爆发的螺旋度输出，相反，沿开放的磁场线的稳定通量。
2017-05-22 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
On the Helicity of Open Magnetic Fields
我们重新考虑了开域中磁场的磁螺旋度的拓扑解释，并将其与相对螺旋度联系起来。具体来说，我们的域在两个平行平面之间伸展，并且这些末端中的每一个都可以是磁性开放的。它表明，虽然磁螺旋度是规范相关的，它的值在任何规范可以被物理解释为平均绕组数之间的所有对场线相对于一些正交框架场。实际上，规范的选择等同于相对螺旋度中参考场的选择，这意味着磁螺旋度在物理意义上并不逊色。我们证明，一个特定的衡量总是衡量绕组相对于一个固定的框架，并建议，这通常是最好的选择。对于周期性场，这种选择相当于测量相对于潜在参考场的相对螺旋度。但对于非周期场，我们证明了位场是可以扭曲的。我们通过构造证明了总是存在一个可能的无扭参考场。
2014-04-15 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Four-fifths laws in electron and Hall magnetohydrodynamic fluids: Energy, Magnetic helicity and Generalized helicity
该研究聚焦电子与霍尔磁流体系统，借鉴Eyink纵向结构函数及经典MHD方程的最新成果，推导出能量、磁螺旋度和广义螺旋度对应的五分之四型守恒量定律。
2024-04-10 math.AP physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetic winding: what is it and what is it good for?
磁绕组是表征磁螺旋度和衡量磁场线纠缠度的基本拓扑量。与磁螺旋度一样，磁绕组也是理想磁流体力学的不变量。在本文中，我们详细描述了磁绕组所描述的内容、如何计算它以及如何根据螺旋度解释它。我们展示了如何磁绕组提供了一个清晰的拓扑描述磁场（开放或关闭），我们给出的例子来展示如何磁绕组和螺旋度可以表现出不同的，从而揭示不同的和重要的信息有关的基础磁场。
2020-09-24 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Pointwise vanishing velocity helicity of a flow does not preclude magnetic field generation
逐点零速度螺旋度密度不妨碍稳定流作为运动发电机。我们提出的数值证据表明，这种流动可以产生小尺度的磁场，以及由磁$α$效应或负涡扩散机制，大尺度的。流动被构造为解析定义的空间周期性定常螺线管流动的卷曲，其涡度螺旋度（即，动力学螺旋度）密度处处为零。
2019-02-26 nlin.CD physics.flu-dyn
Conserving Local Magnetic Helicity in Numerical Simulations
提出一种在库仑规范下强制磁螺旋度严格局部守恒的数值模拟算法，解决因分辨率不足导致的磁螺旋度流失问题，使模拟演化更接近真实天体物理系统。
2023-04-08 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Numerical method for the magnetic vector potential in incompressible magnetohydrodynamic flows and the conservation properties of magnetic helicity
提出一种基于守恒有限差分格式、同时松弛磁矢势与电势的不可压缩MHD数值方法，离散证明并验证了总能量、交叉螺旋度和磁螺旋度的守恒与衰减特性。
2024-06-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Magnetic field generation by pointwise zero-helicity three-dimensional steady flow of incompressible electrically conducting fluid
本文介绍了六类三维空间周期定常螺线管流，它们的动力学螺旋度密度在任意点都为零。四个家庭是分析定义。四个族中的流动具有零螺旋度谱。从五个家庭的样本流被用来证明数字，无论是零动力学螺旋密度，也不是零螺旋谱禁止产生大规模的磁场由两个最突出的发电机机制：磁$α$效应和负涡扩散。我们的计算还证明，这种流动往往产生足够小的磁分子扩散率的小尺度场。这些发现表明，动力学螺旋度和螺旋度谱不是控制流的发电机特性的量，无论尺度分离是否存在。
2018-04-05 math.AP nlin.CD physics.flu-dyn
Spatio-temporal behavior of magnetohydrodynamic fluctuations with cross-helicity and background magnetic field
我们研究的时空行为的Elsässer变量描述磁场和速度场的波动，使用直接数值模拟的三维磁流体动力学湍流。我们考虑的情况下，相对较小的，中等的，和大的平均背景磁场的值，并与零，小，高交叉螺旋度（速度和磁场之间的相关性）。波数依赖的时间关联函数计算不同的模拟。从这些关联函数，解相关时间的计算和比较不同的理论特征时间：本地非线性时间，随机扫描时间，和Alfvénic时间。据发现，去相关时间占主导地位的平均磁场的低值和低值的交叉螺旋度的扫描效果，而对于大的背景场或交叉螺旋度的值和波矢量充分对齐的引导场，去相关时间控制Alfvénic效应。最后，我们观察到反传播的Alfvénic波动由于反射产生的不均匀性在总磁场。这种效果变得更加突出，在流动与大的交叉螺旋，强烈修改波的传播湍流磁流体动力学流。
2019-11-08 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Influence of small scale magnetic energy and helicity on the growth of large scale magnetic field
研究了初始给定的小尺度磁能（$E_M(0)$）和螺旋度（$H_M(0)$）对磁流体动力学（MHD）发电机的影响。推导并求解了$E_M$（t）、$H_M$（t）和电动势（$\langle {\bf v}\times {\bf b}\rangle$、$EMF$）的方程。结果表明，由$E_M$（0）引起的小尺度磁场（${\bf b}_i$）改变了$EMF$，并产生了附加项，其影响取决于磁扩散率$η$、初始条件位置（$IC$ s）$k_f$和时间（$\sim e^{-ηk_f^2 t}$）. ${\bf b}_i$增加了能量的反向级联，导致大尺度磁场（$\overline{\bf B}$）的增强生长。模拟数据表明，$E_M$（0）在小规模下提高了增长率，而增长率也成比例地依赖于$H_M(0)$。如果$E_M$（0）相同，则正$H_M(0)$对MHD发电机比负$H_M(0)$更有效。讨论了大尺度磁螺旋度与注入动力学螺旋度符号相反的原因。
2014-04-02 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
On the inverse cascade of magnetic helicity
通过研究三维磁流体动力学（MHD）直接数值模拟中不同球壳之间螺旋度在傅立叶空间中的详细传递，研究了导电流体中磁螺旋度的逆级联.使用两种不同的数值模拟，一种是在感应方程中用电动势强迫系统，另一种是在机械上用ABC流强迫系统，而磁场仅由发电机动作维持。在两个模拟的初始阶段的磁螺旋度级联被观察到是逆的和本地的（在尺度空间）在大尺度上，和直接的和本地的小尺度。当接近饱和时，螺旋度大部分集中在大尺度上，叶栅是非局域的。螺旋度直接从强迫尺度传递到最大尺度。同时，从最大尺度到小尺度观察到一个幅度较小的直接级联。
2005-09-08 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Four-thirds law of energy and magnetic helicity in electron and Hall magnetohydrodynamic fluids
该研究利用Hall项特性，在电子与Hall MHD方程中建立Duchon-Robert型能量和磁螺旋度耗散率的局部4/3定律，并推广Galtier关于能量耗散率的结果。
2023-03-07 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The inverse cascade of magnetic helicity in magnetohydrodynamic turbulence
在受迫和衰减的三维磁流体动力学湍流中，研究了导致导电湍流介质中大尺度磁结构形成的磁螺旋度$H^M$的非线性动力学.这是高分辨率的直接数值模拟和统计闭合理论的帮助下完成的。数值观察到的$H^M$的光谱标度与使用统计闭合模型的早期工作不同[Pouquet et al.，J. Fluid \textbf{77} 321（1976）]。通过对这一理论的重新考察，发现了一个普遍的动力学平衡关系，它包括了动能螺旋度、动能和磁能对$H^M$逆级联的影响，并解释了上述的矛盾。考虑的平均场发电机理论的背景下的结果表明，在湍流等离子体中的磁场激发的背景下，重要的$α$发电机效应的非线性修改。
2013-09-20 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Calculations for the Practical Applications of Quadratic Helicity in MHD
对于二次螺旋度$χ^{(2)}$，我们提出了一个推广的Arnol'd不等式，其中涉及的磁能的二次螺旋度，这构成了一个下限。然后，我们引入了二次螺旋密度使用经典的磁螺旋密度和它的衍生物沿磁场线。出于实用的目的，我们还计算流的二次螺旋，并表明，对于一个$α^2$ -发电机设置，它符合流的平方的经典螺旋。然后，我们展示了如何二次螺旋度可以扩展到获得一个不变的，即使在可压缩变形。最后，我们总结了$χ^{(2)}$的数值计算，展示了这种高阶拓扑不变量的实际应用情况。
2017-10-24 physics.flu-dyn 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
