Self-organisation and non-linear dynamics in driven magnetohydrodynamic turbulent flows
采用直接数值模拟的方法研究了零螺旋度随机机械和电磁外力驱动下的磁流体动力学湍流。它示出，尽管没有螺旋的强迫，系统被吸引到自组织的螺旋状态，表现出层流行为，尽管检查雷诺数的大值。我们表明，相关时间的外力控制的时间花费在这些状态，即短的相关时间的系统保持在湍流状态，而随着相关时间的增加，系统花费越来越多的时间在自组织状态。因此，时间平均统计数据可能会受到在这些状态上花费的时间的显著影响。这些结果对于理解等离子体聚变装置以及天体物理观测中的非线性抑制具有重要的理论意义。
2014-06-11 astro-ph.SR nlin.AO nlin.CD
On the turbulent energy cascade in anisotropic magnetohydrodynamic turbulence
基于非线性相互作用的弱性和级联能量在波矢空间的各向异性，用唯象理论讨论了太阳风等离子体中Alfvénic湍流能量级联的发生问题.在这里，这个悖论是审查通过正式推导的Yaglom关系从各向异性磁流体动力学方程。Yaglom关系式涉及由速度和磁场计算的三阶矩，并涉及两个Elsässer矢量场，就湍流的航天器观测而言，特别有用。
2010-03-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Spectral Modeling of Magnetohydrodynamic Turbulent Flows
基于涡阻尼拟正态马尔可夫近似，提出了一种用于不可压磁流体动力学方程大涡模拟的动力学谱模型。该模型扩展了经典的频谱大涡模拟的纳维-斯托克斯方程，将一般（非Kolmogorovian）的频谱以及涡噪声。我们推导出MHD模型，并表明，引入一个新的涡流阻尼时间的频谱张量的动力学之间的速度和磁场均分的情况下，导致更好的协议与直接的数值模拟，发电机计算的一个重要点。
2008-03-31 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetic Dissipation of Near-Wall Turbulent Coherent Structures in Magnetohydrodynamic Pipe Flows
利用外部静态磁场使壁面有界湍流再层化是低磁雷诺数下导电流体物理学中的一个众所周知的现象。尽管关于这个问题的文献很多，但还不完全清楚哈特曼（$M$）和雷诺数的什么组合必须用于预测无磁扰动的上游湍流供给的通道或管流中的层流-湍流转捩。依赖于标准的唯象方法与混合长度和结构的概念，我们提出，$M/R_τ$，其中$R_τ$是摩擦雷诺数，是适当的控制参数再层化，一个建议，找到了很好的支持，从现有的实验数据。
2020-04-08 physics.app-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Energy spectrum of turbulent fluctuations in boundary driven reduced magnetohydrodynamics
通过对磁流体动力学方程的数值模拟，研究了磁通量绳束在其端点处的稳态流体运动驱动下的非线性动力学行为。MHD湍流的发展示出，系统达到的状态，其特征在于由阿尔芬时间（不可压缩的MHD波沿着场线行进的时间）和驱动运动的对流时间尺度之间的比率。这个时间尺度的比率决定了能量谱和从弱到强湍流的不同区域的弛豫。与唯象理论的连接MHD湍流的能量谱。
2003-09-26 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The Okubo-Weiss Criteria in Two-Dimensional Hydrodynamic and Magnetohydrodynamic Flows
Okubo [2]-Weiss [3]准则通过使用2D流体动力学Beltrami条件（Shivamoggi et al. [13])这近似于在其推导中施加的缓慢流动变化的近似值。这证明提供了一个有趣的解释Okubo-Weiss标准非常合乎逻辑的基础涡度流形的拓扑性质。这些发展，然后扩展到二维准地转流（通过潜在的离婚框架），磁流体动力学流和电子磁流体动力学流（通过广义磁通量框架）和Okubo-Weiss标准，这些情况下被认为是。
2016-09-13 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The Lagrangian frequency spectrum as a diagnostic for magnetohydrodynamic turbulence dynamics
对于磁流体动力学湍流的现象学描述，存在竞争模型，例如Boldyrev [Phys.Rev.Lett. \textbf{96}，115002，2006]和Gogoberidze [Phys.Plas. \textbf{14}，022304，2007]，它们预测湍流能谱的相同欧拉惯性范围标度，尽管它们采用根本不同的基本相互作用机制。{找到了一个关系，它将拉格朗日频谱与湍流波动的自相关时标$τ_\mathrm{ac}$和相关的级联时标$τ_{\mathrm{cas}}$联系起来。因此，拉格朗日能谱可用于识别弱（$τ_\mathrm{ac}\llτ_{\mathrm{cas}}$）和强（$τ_\mathrm{ac}\simτ_{\mathrm{cas}}$）相互作用机制，从而深入了解湍流能量级联。新的方法说明了直接数值模拟的结果，二维和三维不可压缩MHD湍流。
2010-11-25 physics.flu-dyn
Long-term memory in experiments and numerical simulations of hydrodynamic and magnetohydrodynamic turbulence
我们分析时间序列源于实验和直接数值模拟的流体动力学和磁流体动力学湍流。模拟是在周期性的盒子里进行的，但是选择了一个体积强迫来模拟实验中流动的几何形状，两个反向旋转的叶轮之间的冯卡门旋流。模拟中的参数被选择为（在计算限制内）允许实验和数值结果之间的比较。在所有情况下都考虑导电流体。两种不同的配置被认为是：一个案件与弱的外部施加的磁场，并与自持磁场的情况下。长期记忆和$1/f$噪声的证据在实验和模拟中观察到，在与冯卡门流中剪切层的流体动力学行为相关的弱磁场的情况下，和在与大尺度磁场的慢磁流体动力学行为相关的发电机的情况下。
2014-01-22 physics.flu-dyn
Hydrodynamic and Magnetohydrodynamic Simulations of Wire Turbulence
我们报告的模拟实验室实验中，磁化超音速流驱动通过丝网。这项研究的目的是调查这种配置产生超音速，MHD湍流的能力。我们首先报告的形态结构，在磁化和非磁化的情况下发展。然后，我们使用各种统计措施，包括功率谱和密度的概率分布函数的流量进行分析。利用这些结果，我们估计了金属丝网下游流动中的音速马赫数。我们发现，最初的高超音速（M=20）平面激波通过丝网不导致下游湍流条件。然而，在磁化和非磁化的情况下，所产生的湍流是边缘超声速到跨音速（M~1），和高度各向异性的结构。
2019-07-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Quantum Magnetohydrodynamics
将带电粒子系统的量子流体动力学模型推广到非零磁场的情况。这样，从具有磁场的量子流体力学模型出发，得到了对磁流体力学的量子修正。在无限电导率极限下对量子磁流体力学模型进行了分析。建立了理想量子磁流体力学中的平衡条件。在理想量子磁流体动力学模型的情况下，得到了平移不变的精确平衡解。
2005-03-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Behavior of hydrodynamic and magnetohydrodynamic turbulence in a rotating sphere with precession and dynamo action
在不可压缩流体力学（HD）和磁流体力学（MHD）两种情况下，采用直接数值模拟的方法研究了旋转充液球体中的进动效应。在这两种情况下的渐近状态和它的依赖旋转和进动频率进行了分析。对于磁流体的情况下没有自我维持发电机被发现的逆行进动的情况下，而在另一方面，一个关键的逆行进动频率被发现以上的发电机行动是自我维持。人们还发现，这些对应于小规模的发电机与发达的湍流制度。此外，它被观察到的存在下的反转的磁偶极矩与更大的等待时间之间的反转较小的进动频率。
2022-12-12 physics.flu-dyn physics.geo-ph
An alternative formulation for exact scaling relations in hydrodynamic and magnetohydrodynamic turbulence
我们提出了一个替代配方的精确关系，在三维均匀湍流使用两点统计。我们的发现说明与不可压缩流体动力学，标准和霍尔磁流体动力学湍流。在该公式中，湍流无粘不变量的级联率可以简单地用混合二阶结构函数表示。除速度${\bf u}$、涡量$ω$、磁场${\bf b}$和电流${\bf j}$等常用变量外，矢量${\bf u } \times {\boldsymbol ω}$、${\bf u} \times {\bf b}$和${\bf j} \times {\bf b}$也对湍流叶栅起着关键作用。目前的方法提供了一个简单的代数形式，这是特别有趣的研究各向异性的空间等离子体，如太阳风，在原则上更快的统计收敛比经典的法律写在三阶振荡器。
2016-11-13 physics.flu-dyn
A shallow water model for magnetohydrodynamic flows with turbulent Hartmann layers
本文建立了一个浅水模型，研究了均匀静态磁场中导电流体在两个平行平面之间的流动，其中存在湍流哈特曼层。这是通过使用Prandtl的混合长度模型对这些层中的壁面剪切应力进行建模来实现的，正如Albousssière \& Lingwood的作者所做的那样（Phys. Fluids，2000）。这个新模型的想法产生于以前的浅水模型的失败，假设一个层流哈特曼层恢复正确的耗散量发现在一些制度的MATURE实验。该实验由Messadek \& Moreau（J. Fluid Mech.2002）的作者进行，由在横向磁场中以差动旋转方式电驱动的汞薄层组成。我们的新模型在这个实验的配置的数值模拟，使我们能够恢复的全球角动量和本地速度的实验值高达百分之几时，哈特曼层是在一个足够发达的湍流状态。因此，我们提供了一个证据，在这些特定的制度中观察到的原因不明的耗散水平在MATURs哈特曼层中的湍流所造成的。通过我们模型的简单性，对流动进行了参数分析，结果还表明，哈特曼层中的湍流摩擦阻止了准二维湍流变得更加强烈，并限制了大尺度的大小。
2020-06-06 physics.flu-dyn
Laminar and turbulent dynamos in chiral magnetohydrodynamics. II. Simulations
使用直接数值模拟（DNS），我们研究层流和湍流发电机在手征磁流体动力学（MHD）与一组扩展的方程，占额外的贡献，由于手征磁效应（CME）的电流。这种量子现象起源于存在磁场时左右手相对论费米子之间的不对称性，并产生了手征发电机。结果表明，磁场演化过程分为三个阶段：（1）小尺度手征发电机不稳定性;（2）产生手征磁驱动湍流，并由于新的手征效应（α_mu效应）激发大尺度发电机不稳定性;（3）磁螺旋度饱和，磁场增长受总手征的守恒定律控制. $α_μ$效应在大的流体和磁雷诺数下占主导地位，并且与动力学螺旋度无关。数值模拟中测量的大尺度磁场的增长率及其特征尺度与基于平均场论的理论预测吻合得很好。先前讨论的两阶段手征磁场方案不包括阶段（2），在阶段（2）期间，磁场变化的特征尺度可以增加许多数量级。基于数值模拟的结果，讨论了早期宇宙和原中子星的相对论等离子体中CME和手征效应的相关性。
2018-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Extension of the sub-grid-scale gradient model for compressible magnetohydrodynamics turbulent instabilities
在可压缩、湍流磁流体力学中进行精确的大涡模拟比在非磁化流体中更具有挑战性，这是由于在不同尺度下动能、磁能和内能之间的复杂相互作用。在这里，我们扩展了亚网格尺度梯度模型，到目前为止，在动量和感应方程中使用的，也占未解决的尺度的能量演化方程的可压缩的理想MHD流体的通用状态方程。我们评估模型，考虑箱模拟的剪切层的开尔文-亥姆霍兹不稳定性触发的湍流，测试的情况下，小规模的动态不能完全捕获的分辨率考虑，这样的模拟发电机效应的效率取决于所采用的分辨率。这种数值收敛的缺乏实际上是目前几个天体物理问题中的一个常见问题，其中积分和增长最快的不稳定性尺度相距太远，无法在数值上完全覆盖。我们进行先验和后验测试的扩展梯度模型。在前者中，我们发现，对于许多不同的初始条件和分辨率，梯度模型优于其他常用的模型在相关性与残差来自高分辨率运行的过滤。在第二个测试中，我们展示了梯度模型的低分辨率运行如何能够定量地再现来自高分辨率运行的磁能（积分值和谱分布）的演变。这一扩展是实现相对论磁流体力学的第一步。
2019-09-12 astro-ph.IM physics.flu-dyn
Smoothed Particle Hydrodynamics and Magnetohydrodynamics
本文对光滑粒子流体动力学和磁流体动力学的理论和应用进行了综述和介绍。首先，我们给出了一个基本的SPH的基础，显示如何运动和能量方程可以自洽地从密度估计。然后，我们将展示如何解释这些方程使用基本的SPH插值公式，并突出SPH和其他粒子方法之间的方法的细微差别。在这样做的时候，我们还批评了几个“城市神话”关于SPH，特别是这样的想法，即一个人可以简单地增加“邻居数”更慢，比粒子总数，以获得收敛。我们还讨论了数值不稳定性的起源，如配对和拉伸不稳定性。最后，我们就如何解决SPMHD的三个主要问题：消除拉伸不稳定性，制定耗散项的MHD冲击和加强对粒子的发散约束，我们给出了实际的建议，我们在这方面的发展现状。本文附带的是NDSPMHD SPH代码的首次公开发布，这是一个1，2和3维代码，设计用于SPH/SPMHD算法的测试平台，可用于测试许多想法，并用于运行本文中包含的所有数值示例。
2010-12-08 astro-ph.CO astro-ph.IM astro-ph.SR
A numerical study of the alpha model for two-dimensional magnetohydrodynamic turbulent flows
我们探讨了一些后果的“阿尔法模型”，也称为“拉格朗日平均”模型，二维不可压缩磁流体动力学（MHD）湍流。该模型是流体动力学中的平滑过程的扩展，该过程局部过滤速度场，同时保留其相关的涡流不平滑，并且已被证明对于高雷诺数湍流计算是有用的。我们考虑几个已知的影响（选择性衰减，动态对齐，逆级联，和波动的湍流量的概率分布函数）在磁流体湍流和比较原始MHD方程的数值解的结果与他们的α模型对应的性能相同的流量，在政权可用的分辨率是足够的探索。希望是证明使用的阿尔法模型的制度，目前可用的分辨率之外，将是这种情况下，特别是在三维几何形状或磁普朗特数显着不同的单位。我们集中我们的调查，使用直接数值模拟与标准和完全并行化的伪谱方法和周期性的边界条件在两个空间维度上的作用，这种建模的小尺度使用拉格朗日平均框架中发挥的大尺度动力学的MHD湍流。几个流量进行检查，并为所有的人可以得出结论，大规模的频谱的统计特性恢复，而小规模的详细相位信息（如例如结构的位置）丢失。
2004-10-19 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Helical turbulent nonlinear dynamo at large magnetic Reynolds numbers
在旋转的天体物理系统中，包括行星、恒星和星系，大尺度磁场的激发和进一步维持通常被认为涉及由螺旋磁流体动力学湍流驱动的流体磁发电机效应。虽然这种情况是有吸引力的一般理由，但它目前仍然在很大程度上不受约束，特别是因为一个基本的了解大规模的流体磁性的非线性渐近行为的天体物理学相关的，但危险的制度，大磁雷诺数$Rm$仍然缺乏。我们探索这个问题，使用本地高分辨率模拟湍流磁流体动力学驱动的非均匀螺旋强迫产生的正弦曲线的动力学螺旋度，模仿半球形分布的动力学螺旋度在旋转的湍流流体体。我们确定了一个过渡在大$Rm$的非线性状态，其次是$Rm\simeq 3\times 10^3$，由强大的，饱和的小尺度磁流体动力学湍流和较弱的，旅行相干大尺度场振荡。这种状态的特点是一个渐进的小电阻耗散的磁螺旋度，其空间重新分布通过动力学螺旋度的半球分布驱动的湍流通量在赤道，并在大$Rm$的重联典型的等离子体团的纠缠的动态磁场的试探性存在。
2021-12-09 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Energy-consistent finite difference schemes for compressible hydrodynamics and magnetohydrodynamics using nonlinear filtering
本文介绍了一种求解可压缩流体动力学和磁流体动力学（MHD）方程的能量一致的有限差分格式。对于可压缩磁流体力学，利用空间差分的乘积规则，导出了能量一致的有限差分格式。内能方程、动能方程和磁能方程的守恒性质可以在离散水平上得到满足，而无需显式求解总能量方程。数值解中的激波和不连续性通过非线性滤波方案稳定化。通过引入粘性和电阻加热率，还导出了过滤方案的能量一致的离散化。由此产生的能量一致的制定可以实现与各种中心差分，非线性滤波和时间积分计划。二阶和五阶计划的基础上提出的制定实施。通过一维和二维数值试验证明了本方案的守恒性和鲁棒性。所提出的方案成功地处理了最严格的问题，在极高的马赫数和低β条件。
2021-02-24 cs.NA math.NA physics.comp-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
Laminar and turbulent dynamos in chiral magnetohydrodynamics-I: Theory
具有相对论性粒子的等离子体的磁流体动力学（MHD）描述必然包括额外的新领域，与轴向电荷相关联的手性化学势（即，右手和左手相对论费米子之间的数量差异）。该手性化学势对等离子体的电流密度（\emph{chiral magnetic effect}）产生贡献。我们提出了一个自洽处理的\emph{chiral MHD equations}，其中包括反反应的磁场上的手征化学势和它的相互作用与等离子体速度场。一些新的现象被展出。首先，我们表明，手征磁效应的不可压缩流的Alfvén波的频率降低，可压缩流的Alfvén波和快磁声波的频率增加，并降低慢磁声波的频率。其次，我们表明，除了众所周知的层流手征发电机效应，这是不相关的流体运动，有一个发电机所造成的共同作用的速度剪切和手征磁效应。在湍流的平均动力学螺旋度消失的存在下，推导的平均场手征MHD方程描述了由手征α效应引起的湍流大尺度发电机，这对于大的流体和磁雷诺数是占主导地位的。手征α效应是由于手征磁效应和由缠结磁波动（其由剪切速度波动引起的大尺度磁场的缠结产生）产生的小尺度电流的波动的相互作用。这些发电机效应可能对早期宇宙、中子星和夸克-胶子等离子体的动力学产生有趣的影响。
2017-09-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Magnetohydrodynamic Turbulence in the Plasmoid-Mediated Regime
磁流体动力学湍流和磁重联在天体物理环境中普遍存在。在大多数情况下，这些过程不是孤立发生的，而是相互作用的。这使得这些过程的综合理论极具挑战性。在这里，我们提出了一个理论的磁流体动力学湍流驱动在大尺度上，自洽帐户的相互作用与磁重联发生在较小的尺度。磁重联产生等离子体团，这些等离子体团从磁场产生的噪音中生长出来，最终破坏了它们诞生的片状结构。这些结构的破坏导致湍流能量级联的修改，这反过来又通过湍流产生的噪声对等离子体团形成施加反馈效应。在这种等离子体团介导的范围内的能谱相对于标准惯性范围变陡，并且不遵循简单的幂律。由于湍流和重联之间的复杂的相互作用，我们还发现，长度尺度，标志着开始的等离子体团介导的范围和耗散长度尺度不服从真正的幂律。过渡磁雷诺数以上的等离子体团的形成变得统计上显着足以影响湍流级联是相当温和的，这意味着等离子体团预计将修改许多天体物理系统中的湍流路径耗散。
2018-03-26 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Conservation laws and evolution schemes in geodesic, hydrodynamic and magnetohydrodynamic flows
Carter和Lichnerowicz已经建立了正压流体流动是共形测地线并且服从Hamilton原理。这种变分方法可以适应中性或带电且导电性差的流体。我们表明，与以前认为的不同，这种方法也可以容纳完美的导电磁流体，通过理想的磁流体动力学的贝肯斯坦-奥隆描述。当与Killing矢量或张量相关的Noether对称性存在于测地线流中时，它们导致动量中的运动多项式常数。我们将这些概念推广到流体动力学流动。此外，理想磁流体力学的哈密顿描述允许一个铸造的演变方程成一个双曲线的形式，用于演变旋转或二进制紧凑的物体与磁场在数值广义相对论。守恒环流定律，如开尔文、阿尔文和贝肯斯坦-奥隆的守恒环流定律，只是哈密顿系统的庞加莱-嘉当积分不变量的特例。我们使用这种方法来获得扩展的开尔文定理斜压（非等熵）流体，温度依赖的时间参数的基础上。我们进一步扩展这一结果完美或不良的斜压磁流。最后，在正压的情况下，这种磁流也被证明是测地线，虽然在芬斯勒（而不是黎曼）空间。
2016-12-29 astro-ph.HE gr-qc math-ph
Coarse-Grained Incompressible Magnetohydrodynamics: analyzing the turbulent cascades
我们制定了一个粗粒化的方法，磁流体动力学（MHD）流体在一个连续的长度尺度。在这种方法中，有效的方程推导出可观测的速度和磁场空间平均在任意尺度的分辨率。裸速度和磁场的微观方程重整化粗粒化产生的宏观有效方程，包含一个次尺度应力和次尺度电动势（EMF）所产生的非线性相互作用的消除场和等离子体运动。在大的粗粒化的长度尺度，直接耗散的微观机制（如分子粘度和斯皮策电阻率）的不变量是可以忽略不计的。在大尺度上的平衡，而不是占主导地位的子尺度非线性项，它可以跨尺度转移不变量，并解释在能源的工作概念和拓扑通量链接的两个螺旋。这种方法的一个重要应用是MHD湍流，其中粗粒化长度$\ell$位于惯性叶栅范围内。我们表明，在足够粗糙的速度和/或磁场的情况下，非线性尺度间传输不需要消失，可以持续到任意小的尺度。虽然封闭的表达式是不可用的次尺度应力和次尺度电动势，我们推导出严格的上限上的有效耗散，它们产生的标度指数的速度和磁场。这些界限提供了精确的约束的唯象理论的MHD湍流，以允许非线性级联的能量和交叉螺旋度。另一方面，我们表明，前向级联的磁螺旋度渐近小尺度是不可能的，除非三阶矩的速度或磁场成为无穷大。
2017-01-30 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Breakup of small aggregates driven by turbulent hydrodynamic stress
本文从理论上研究了均匀各向同性湍流中小颗粒固体团聚体的破碎问题，并采用高雷诺数Re_λ \simeq 400的直接数值模拟。我们表明，湍流波动的流体动力应力沿总轨迹起着关键作用，在确定总质量分布函数。讨论了湍流和层流的区别。提出了一种新的破碎率的定义，在典型的频率，在该频率下的流体动力学应力变得足够高，导致沿每个Lagrangian路径breakdown。我们还定义了一个欧拉代理的真实破碎率，基于联合统计的应力及其时间导数，这应该是更容易测量的任何实验设置。我们的欧拉和拉格朗日公式定义了一个明确的程序，由于碎裂的质量分布函数的计算。相反，以前的估计仅基于单点统计的水动力应力表现出一些不足之处。这些都是通过调查的集合体经历分裂和聚集的演变进行了讨论。
2012-01-24 nlin.CD physics.flu-dyn
A numerical approach for transient magnetohydrodynamic flows
本文提出了一种模拟磁流体动力学流动中层流-湍流转捩的数值方法。考虑了小磁雷诺数方法中的方程。速度、压力和电势被分解为状态值和有限幅值扰动之和。描述了一个基于Nectar++框架的求解器。作者建议使用小长度的局域扰动作为跃迁触发。它们可以通过吹气或电强制来施加。以哈特曼流动和弯道流动的稳定性为例。
2019-11-27 physics.flu-dyn
Acceleration of Particles in Imbalanced Magnetohydrodynamic Turbulence
本文研究了与太阳风问题相关的平衡和不平衡Alfvénic湍流中的试验粒子加速问题。这些湍流状态，通过规定的理想不变量的注入率数值获得，动态演变的粒子。虽然平衡态和非平衡态的能谱是已知的，但对粒子加热的影响是一个有争议的问题，不同的考虑会给出不同的结果。通过进行直接数值模拟，共振和非共振粒子加速度被自动考虑，并考虑正确的湍流相。对于不平衡湍流，带电粒子的加速率降低，加热率减小。这种行为与粒子回转半径无关，尽管具有较强绝热运动（较小回转半径）的粒子倾向于经历较大的加热。
2014-06-30 physics.flu-dyn physics.plasm-ph physics.space-ph
Supertransient Magnetohydrodynamic Turbulence in Keplerian Shear Flows: The role of the Hall Effect
空间和天体物理等离子体经常出现在差动旋转状态，在这种状态下，磁场的存在会导致磁旋转不稳定性，直接导致吸积盘中的湍流角动量输运等重要现象。在没有外加磁场的情况下，非线性发电机是发生这种传输机制所必需的。在原行星盘中，存在高密度和极低温度的区域，这是霍尔效应发挥作用的两个必要条件，影响发电机和相关湍流的发展。在这项工作中，我们进行了本地磁流体动力学（MHD）模拟研究过渡到弱湍流的开普勒剪切流与霍尔效应。的霍尔效应导致系统的长寿湍流瞬变的衰减时间遵循指数依赖于磁雷诺数和霍尔参数。
2018-11-29 astro-ph.EP nlin.CD physics.flu-dyn
Two-Loop Turbulent Helical Magnetohydrodynamics: Large-Scale Dynamo and Energy Spectrum
本文对完全发展湍流中的不可压缩螺旋MHD进行了双圈场论分析，发现质量型项会导致平凡基态失稳，并提出引入外部参数或通过旋转对称性自发破缺实现稳定，后者对应湍流发电机阶段，并使磁能谱斜率变陡从而打破能量均分。
2025-06-25 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Analytical Solutions for Turbulent Channel Flow Using Alexeev and Navier-Stokes Hydrodynamic Equations: Comparison with Experiments
Ultra Quantum Inc.（超量子公司）
本文通过解析求解Alexeev和Navier-Stokes方程，发现其在湍流通道流中对实验数据的拟合优于NS方程，并揭示了边界层厚度尺度与柯尔莫戈罗夫微尺度的关联。
2026-01-12 physics.flu-dyn
Energy analysis of 2D electro-thermo-hydrodynamic turbulent convection
Union College（联合学院）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）
本文通过高保真度谱求解器和深度学习方法，研究二维电热流体湍流对流中能量和涡量的动态行为及相干结构。
2026-03-01 physics.flu-dyn
Thermodynamic inadmissibility of the incompressible hydrodynamics description of turbulent stratified fluid flows at low Mach numbers
不可压缩的纳维-斯托克斯方程是目前描述低马赫数下分层湍流流动的主要模型。然而，不可压缩假设的有效性迄今为止仅严格地建立在绝热运动上。在这里，我们从第一原理表明，将可用的能量学和热力学考虑应用于与分层剪切流不稳定性有关的湍流混合事件，这一结果反驳了当非绝热不可逆效应很重要时不可压缩假设也是有效的这一普遍观点。主要结果是动力学和热力学在分层湍流中是强耦合的。这与目前公认的观点大相径庭，需要对低马赫数时控制分层紊流的物理过程进行全面的重新研究。
2007-11-19 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Energy balance and Alfvén Mach numbers in compressible magnetohydrodynamic turbulence with a large-scale magnetic field
能量均分是理解天体物理等离子体的有力理论工具。例如，它被用来测量星际介质（ISM）中的磁场，作为小尺度湍流发电机作用的证据，并且通常用于估计恒星形成分子云的能量预算。在这项研究中，我们激励和探索的体积平均均方根（rms）之间的湍流，$δ\mathbf{B}$和大规模，$\mathbf{B}_0$领域，$\left< (δ\mathbf{B}\cdot\mathbf{B}_0)^{2} \right>^{1/2}_{\mathcal{V}}$的磁耦合项的作用。通过考虑能量平衡方程的二阶矩，我们证明了在亚Alfvénic大尺度湍流场中，均方根耦合项与体均湍流动能能量均分。在这些条款之间的准确的能量均分的假设下，我们推导出的磁性和耦合项波动，这提供了良好的，无参数的协议与时间平均的数据从280可压缩MHD湍流的数值模拟的关系。此外，我们还研究了湍流马赫数、平均场马赫数和总Alfvén马赫数之间的关系，并证明了亚Alfvénic湍流只能通过强的大尺度磁场发展，而强磁场支持极端的超Alfvénic湍流磁场.这意味着，磁场波动显着次主导的亚阿尔夫文大尺度场制度的速度波动。在整个研究中，我们广泛讨论了观测磁场和理解磁化ISM中的动态的影响。
2022-07-24 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The statistics of a passive scalar in field-guided magnetohydrodynamic turbulence
磁化等离子体湍流的各种研究调用理论的湍流波动的一个被动标量平流。例子包括模拟星际介质中的电子密度波动，了解星系团和星系间介质的化学成分，并测试磁流体动力学湍流的流行现象学理论。虽然被动标量湍流已被广泛研究的流体动力学的情况下，其对应的MHD湍流是显着不太好理解。在这里，我们进行了一系列的高分辨率直接数值模拟不可压缩，场引导，MHD湍流，以建立被动标量演化的基本属性。我们研究了标量的各向异性，建立了类似于Yaglom定律的标度关系，并测量了被动标量统计量的不对称性。我们还评估在何种程度上的伪阿尔芬波动强MHD湍流可以模拟为一个被动标量。结果表明，被动标量在MHD湍流的动力学是相当复杂的比在流体动力学的情况下。
2014-09-25 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
One-dimensional hydrodynamic model generating a turbulent cascade
作为一个最小的数学模型产生类似的惯性范围内的Navier-Stokes湍流的级联，我们提出了一个一维偏微分方程模型，保持在无粘情况下的平方涡模拟（拟能）的积分。在大尺度强迫和小粘性的情况下，数值模拟发现该模式具有涡度拟能级联、宽能谱和对量纲分析预测的较大修正、独特的不稳定性和动力系统结构的自相似性。
2016-05-06 math-ph math.MP nlin.CD
Hydrodynamic and magnetohydrodynamic computations inside a rotating sphere
本文研究了旋转的、理想导电的、内部涂有绝缘层的刚性球壳内部的不可压缩磁流体动力学（MHD）方程的数值解。一个以前报道的光谱方法依赖于Galerkin展开在Escherasekhar-Kendall向量本征函数的旋度。这组计算中的新成分是球体的刚性旋转。在几个纯粹的流体动力学的例子进行采样（自旋下降，埃克曼泵，惯性波），注意力集中在选择性衰减和MHD发电机的问题。在发电机运行中，规定的机械力激发了一个持久的速度场，通常在适当的雷诺数湍流，这反过来又放大了一个小的种子磁场，是介绍。各种各样的发电机活动被观察到，所有在单位磁性普朗特数。该代码缺乏探测高雷诺数的分辨率，但有趣的发电机制度在这些部分的参数空间，代码是准确的。关键的控制参数似乎是机械和磁雷诺数，Rossby和Ekman数（在我们的计算中，主要是通过改变球体的旋转速率来改变）和注入的机械螺旋度的量。磁能级和磁偶极子的行为表现出强烈波动的时间尺度上的几个涡流周转时间。随着旋转速率的增加，这些似乎稳定下来，直到达到代码分辨率的极限。
2007-02-10 physics.flu-dyn physics.geo-ph physics.plasm-ph
Two-dimensional magnetohydrodynamic turbulence with large and small energy-injection length scales
二维磁流体动力学（2D MHD），被迫在（a）大的长度尺度或（b）小的长度尺度，显示湍流，但统计稳定的状态，具有广泛不同的统计特性。我们提出了一个系统的，比较研究这两种情况（a）和（b），通过使用直接数值模拟（DNSs）。我们发现，在情况（a）中，磁场和速度场之间存在能量均分，而在情况（b）中，这种均分不存在。通过计算各种概率分布函数（PDF），我们表明，情况（a）显示的极端事件，在情况（b）中不太常见。
2019-03-26 nlin.CD physics.flu-dyn
Resolving Turbulent Magnetohydrodynamics: A Hybrid Operator-Diffusion Framework
National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校国家超级计算中心）；Department of Physics, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理系）；Data Science and Learning Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室数据科学与学习部门）；Department of Computer Science, The University of Chicago（芝加哥大学计算机科学系）；Department of Astronomy, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校天文学系）；Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学物理与天文学系）
该研究提出混合运算-扩散框架，结合PINOs与生成扩散模型，实现对高雷诺数MHD湍流的高精度模拟与预测。
2025-09-22 cs.AI cs.LG gr-qc
Nonlocal generalization of the Chapman-Enskog method and hydrodynamic equations. Nonlocal vorticity transport in a turbulent medium
National Research Center “Kurchatov Institute,” Moscow, Russia（库尔恰托夫国家研究中心）；National Research Nuclear University MEPhI, Moscow, Russia（莫斯科国立核研究大学MEPhI）
该研究推广了广义查普曼-恩斯科格方法，推导了不可压缩介质的非局域涡量输运方程，确定了满足理查森t³定律的涡量载体速度分布函数，简化了切向间断与分离流的描述。
2026-10-14 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Turbulent stretching of dumbbells with hydrodynamic interactions: an analytical study
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本研究通过解析求解Fokker-Planck方程，揭示了流体动力学相互作用对湍流中弹性哑铃拉伸的影响，发现其优先增强刚性哑铃的拉伸，并通过布朗动力学模拟验证了结果。
2025-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Global fluctuations in magnetohydrodynamic dynamos
几个发电机模型的总磁能的时间波动的频谱是不同的白噪声的频率小于底层湍流速度场的周转时间的倒数。这种现象的例子是已知的，从以前的工作，我们在本文中添加模拟的G. O。旋转球壳中的罗伯茨发电机和对流驱动发电机。用简单的唯象模型解释了磁能中色噪声的出现。湍流的Kolmogorov理论被用来预测惯性范围内的动能和磁能波动的频谱。
2011-01-21 physics.flu-dyn physics.geo-ph physics.plasm-ph
A Hydrodynamic Interpretation of Quantum Mechanics via Turbulence
本文提出了一个描述真空中粒子密度在虚光子随机作用下运动的随机欧拉方程。经过时间平均后，欧拉方程被简化为雷诺方程，在湍流流体动力学中得到了很好的研究。结果表明，平均压力是非局部的，湍流的大小服从Fick定律。利用马德隆变换，薛定谔方程推导没有任何其他假设。
2019-05-08 physics.flu-dyn quant-ph
Characterization of Numerical Dissipation in Simulations of Magnetohydrodynamic Turbulence
Center for Applied Physics and Technology, HEDPS and SKLNPT, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院，应用物理与技术中心，HEDPS和SKLNPT）；Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, Peking University（北京大学纳米光电前沿科学中心）
提出后验框架直接估计MHD湍流模拟中的数值耗散，揭示其各向异性和谱特性，并给出物理耗散主导的条件。
2026-06-23 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.flu-dyn
