MHD simulations of three-dimensional Resistive Reconnection in a cylindrical plasma column
磁重联是一种等离子体现象，其中具有相反极性的磁场线的拓扑重排导致磁能耗散成热、动能和粒子加速。这种现象被认为是实验室和天体物理等离子体中能量释放的有效机制。一个重要的问题是如何使这一过程足够快，以解释观测到的爆炸能量释放。稳态磁重联的经典模型预测重联时间按$S^{1/2}$（其中$S$是伦德奎斯特数）缩放，并产生比观察到的时间尺度大几个数量级的时间尺度。早期的二维MHD模拟表明，对于大的Lundquist数的重联时间变得独立的$S$（“快速重联”制度）由于二次撕裂的不稳定性，发生$S \gtrsim 1 \times 10^4$的存在。我们报告我们的3D MHD模拟的磁重联在磁约束的圆柱形等离子体柱下的压力平衡或无力平衡，并比较结果与2D模拟的圆形电流片。我们发现，这些配置上的3D不稳定性的结果在小细丝的初始电流片的碎片，导致增强的耗散率，成为独立的Lundquist数已经在$S \simeq 1\times 10^3$。
2016-07-25 astro-ph.HE
Resistive relaxation of a magnetically confined mountain on an accreting neutron star
利用三维磁流体动力学（MHD）数值模拟研究了吸积中子星上磁约束山的弛豫过程。没有发现非理想的MHD不稳定性在短时间尺度上，如电阻气球模式或撕裂模式的证据。相反，随着物质在扩散时间尺度上穿过磁性表面被输送，山逐渐松弛，对于$M_a = 1.2 \times 10^{-4} M_\odot$的吸积质量，其评估为$τ_\mathrm{I} \sim 10^5 - 10^8$ yr（取决于中子星地壳的导电性）。当屏蔽电流在$τ_\mathrm{I}$上消散时，磁偶极矩同时重新出现。对于非轴对称的山脉，欧姆耗散倾向于通过赤道面内中性片的磁重联恢复轴对称。阿尔芬时标上的理想磁流体振荡，可以由外部影响激发，例如吸积力矩的变化，压缩磁场，从而使$τ_\mathrm{I}$相对于标准值（按静态位形计算）减少\change{one order of magnitude}。简要探讨了长寿命山脉对低质量X射线双星引力波发射的影响。
2009-02-25 astro-ph.HE
Magnetic dissipation in short gamma-ray burst jets. I. Resistive relativistic MHD evolution in a model environment
本研究针对短伽马射线暴喷流的磁耗散问题，用PLUTO代码开展二维及三维电阻性相对论MHD模拟，发现有限电导率会显著影响喷流结构、湍流及欧姆耗散，还展示了三维演化中的非轴对称特征。
2024-10-09 astro-ph.HE
The "ideal" tearing mode: theory and resistive MHD simulations
经典的MHD重联理论，无论是静止的Sweet-Parker模型还是撕裂不稳定性，都被认为提供了太慢的速度来解释观测。然而，最近的分析表明，电流片厚度存在一个临界阈值，即a/L~S^（-1/3），超过这个阈值，撕裂模在宏观Alfvenic时间尺度上演化，只要Lunquist数S足够高，就像在太阳等离子体和天体物理等离子体中总是发现的那样。因此，经典的Sweet-Parker方案，其中扩散区域的比例为a/L~S^（-1/2），因此可以比临界值薄约100倍，很可能永远不会在自然界中实现，因为电流片本身在伸长过程中会破裂。我们在这里提出的二维，可压缩，电阻MHD模拟，S范围从10^5到10^7，完全证实了线性分析。此外，我们表明，二次等离子体团不稳定性总是发生在相同的临界缩放达到当地，较小的规模，导致级联爆炸过程，让人想起的耀斑活动。
2016-03-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Global resistive MHD accretion flows around spinning AGNs: impact of resistivity on MAD state
本研究通过二维和三维电阻磁流体模拟，发现电阻率影响吸积流湍流和喷流功率，且平均等离子体β≤1时进入MAD态。
2025-05-29 astro-ph.HE
A resistive MHD module in the GPU-accelerated GRMHD code GRaM-X
本研究开发了GPU加速代码GRaM-X的电阻GRMHD模块，采用Z4c形式、二阶隐显龙格-库塔方案等技术，经多类测试验证准确稳定，可支撑多信使天体物理领域的大规模高效模拟。
2025-10-21 astro-ph.HE gr-qc
MAGNUS: A new resistive MHD code with heat flow terms
我们提出了一个新的磁流体动力学（MHD）代码的模拟波在太阳大气中的传播，电阻率的影响下，但不占主导地位，和热传递在一个统一的三维网格。该代码是基于有限体积法结合HLLE和HLLC近似黎曼求解器，其中使用不同的斜率限制器，如MINMOD，MC和WENO5。为了控制增长的发散的磁场，由于数值误差，我们应用通量约束传输方法，这是详细描述，以了解如何电阻项包括在算法中。在我们的结果中，它被验证，该方法保留了机器舍入误差内的磁场的发散。为了验证程序实现的格式的精度和效率，我们给出了理想MHD的一维和二维数值试验。稍后，我们展示了一个测试电阻率在一个磁重联过程和一个热传导，其中温度是平流的磁场线。此外，我们展示了两个与MHD波传播有关的数值问题。第一个对应于光球过渡日冕区域的垂直速度脉冲的3D演化，而第二个包括在日冕环中的横向速度脉冲的2D模拟。
2017-06-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
A New numerical scheme for resistive relativistic MHD using method of characteristics
我们提出了一种新的数值方法的特殊相对论电阻磁流体动力学标量电阻率，可以处理一系列的现象，从非相对论的相对论（冲击，接触不连续性，和阿尔文波）。该格式采用近似黎曼解计算流体的数值通量，采用特征线法计算电磁场。由于该方案采用了合适的特征速度，因此能够精确地解决不能近似为理想磁流体力学且特征速度远低于光速的问题。数值结果表明，我们的格式可以解决上述问题以及近似理想的MHD问题。我们的新方案特别适合于初始磁场较弱的系统，以及相对论和非相对论速度的混合现象;例如，吸积盘中的MRI和超阿尔夫文湍流。
2011-05-28 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.comp-ph
Exploring the impact of electromagnetic dissipation on ultra-relativistic plasma outflows
本文提出自相似半解析模型，对比理想与电阻性MHD解，揭示电磁耗散对超相对论喷流加速与准直的影响，为伽马射线暴外流动力学提供新见解。
2025-10-15 astro-ph.HE
Hyper-Resistive Model of Ultra High Energy Cosmic Ray Acceleration by Magnetically Collimated Jets Created by Active Galactic Nuclei
这是一系列配套论文中的第四篇，这些论文表明，当一个有效的发电机可以通过活动星系核（AGN）中超大质量黑洞周围的吸积盘来维持时，它将导致一个强大的，磁准直螺旋，可以解释在非常大的尺度上观察到的喷流/射电叶结构，并最终从观察到的超高能宇宙射线推断出的巨大能量（UHECR），能量> 10^19 eV。这个过程涉及许多时间尺度。我们的超电阻磁流体动力学（MHD）模型提供了一个桥梁之间的一般相对论MHD模拟发电机的形成，在短吸积时间尺度上，和观测证据的磁准直的大尺度喷流的天体物理时间尺度。考虑到最终的磁结构，我们应用超阻动力学理论来说明不稳定性如何导致缓慢演变的磁准直喷流成为宇宙中最强大的相对论加速器。该模型产生了9个观测值与观测值相当一致：同步辐射观测到的喷流长度、射波瓣半径和表观张开角;同步辐射总功率、同步辐射波长和最大电子能量（TeVs）;最大UHECR能量、宇宙射线能谱和地球上的宇宙射线强度。
2019-09-13 astro-ph.HE
Resistive relativistic MHD simulations of astrophysical jets
本文利用PLUTO开展RRMHD轴对称相对论喷流模拟，比较多种电阻率模型，发现可变电阻率可在保留湍流与电流片的同时更真实地描述耗散和非热粒子加速。
2023-09-12 astro-ph.HE
Accretion disc backflow in resistive MHD simulations
本研究通过电阻MHD与纯HD模拟，探究年轻恒星吸积盘的中间平面回流现象，明确磁普朗特数对回流分布、稳定性及振荡特性的影响，证实回流是多类吸积盘的真实特征。
2022-09-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
Very High Order $\PNM$ Schemes on Unstructured Meshes for the Resistive Relativistic MHD Equations
本文提出了一种在空间和时间上均优于二阶精度的方法，用于在多维非结构网格上数值求解电阻性相对论磁流体动力学（RRMHD）方程。所考虑的非线性系统是纯双曲的，并包含一个源项，一个电场的演变，成为刚性的电阻率的低值。对于空间离散，我们建议使用高阶$\PNM$格式，如在\cite{Dumbser2008}中介绍的双曲守恒律和一个高精度的不分裂的时间离散实现使用元素局部时空间断Galerkin方法提出的\cite{DumbserEnauxToro}的一维平衡律刚性源项。通过Dedner等人的\cite{Dedneretal}的发散清除程序，解释了磁场的无发散特性。为了验证我们的高阶方法，我们首先解决了一些数值测试的情况下，精确的分析参考解决方案是已知的，我们还显示了数值收敛研究的刚性极限的RRMHD方程使用$\PNM$计划从第三到第五阶的空间和时间的准确性。我们还提出了一些应用程序与冲击波，如一个经典的激波管问题，不同的电导率值，以及相对论MHD转子问题和相对论等效的Orszag-Tang涡问题。我们已经证明，所提出的方法可以同样很好地处理电阻区和刚性极限的理想相对论磁流体。由于这些原因，它提供了一个强大的工具，相对论天体物理模拟涉及的外观磁重联。
2009-03-27 astro-ph.HE gr-qc physics.comp-ph
Resistive Tearing Instability in Electron-MHD: Application to Neutron Star Crusts
我们研究了电阻性撕裂不稳定性的发展，在一个系统的发展，通过霍尔漂移的电子磁流体极限和欧姆耗散的综合作用。我们首先探讨线性情况下的指数增长的不稳定性，我们找到增长最快的模式，相应的本征值和色散关系。不稳定性增长率的比例为$γ\propto B^{2/3} σ^{-1/3}$，其中$B$是磁场，$σ$是电导率。我们确认的撕裂电阻不稳定性的发展，在完全非线性的情况下，在一个平面平行配置的磁场极性反转，通过模拟系统在霍尔平衡与一些叠加扰动。在瞬态阶段之后，在该瞬态阶段期间存在磁场的一些微小重排，扰动以指数方式增长。一旦不稳定性充分发展，磁场形成特征岛和X型重联点，其中欧姆衰减增强。我们讨论了这种不稳定性的影响，局部磁场演化中子星的地壳，提出它可以有助于加热附近的恒星表面，磁星后爆冷却模型所建议的。特别是，我们发现，一个电流片几米厚，覆盖少至$1\%$的总表面可以提供$10^{42}~$尔格的热能在几天内。我们简要地讨论了这种不稳定性在其他系统中的霍尔效应的运作，如原行星盘和空间等离子体的应用。
2016-09-08 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
2-D MHD Configurations for Accretion Disks Around Magnetized Stars
讨论了磁化致密天体周围稳定吸积盘形态的基本特征。比较了基于粘阻MHD的吸积标准模型与由极低电阻率触发的等离子体不稳定性，如气球模式。
2009-12-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
A Constrained Transport Method for the Solution of the Resistive Relativistic MHD Equations
我们描述了一种新的Godunov型数值方法求解电阻相对论磁流体力学方程。在所提出的方法中，磁场和电场的空间分量位于区域界面，并使用约束传输形式主义演变。将斯托克斯定理直接应用于法拉第定律和安培定律，可确保所得离散化对于磁场是无发散的，而对于电场是电荷守恒的。流体动力学变量保留，而不是，通常的区域中心表示通常采用有限体积方案。时间离散是基于龙格-库塔隐式-显式（IMEX）格式，以解决安培定律中刚性源项引入的时间尺度差异。隐式步由一种改进的、更有效的Newton-Broyden多维求根算法完成。显式步骤依赖于一个多维黎曼求解器来计算线平均电场和磁场在区域边缘，它采用了一维黎曼求解器在区域界面更新区域为中心的流体动力学量。对于后者，我们引入了一个五波求解器的基础上冻结限制的松弛系统，从而解决黎曼问题可以分解成一个外部麦克斯韦求解器和内部流体动力学求解器。一些数值基准表明，我们的方法是优越的稳定性和鲁棒性更流行的电荷守恒的发散清洗方法，其中主要的电场和磁场都是区域为中心的。此外，一个较低的扩散黎曼求解器的就业显着提高了计算的准确性。
2019-04-02 astro-ph.HE physics.comp-ph
Gravitational-wave spin-down and stalling lower limits on the electrical resistivity of the accreted mountain in a millisecond pulsar
毫秒脉冲星吸积山的电阻率受到观测到的射电毫秒脉冲星双星（BRMSPs）的自旋下降速率以及吸积毫秒脉冲星（AMSPs）的自旋和X射线通量的限制。我们发现$η\ge 10^{-28}\,\mathrm{s}\, (τ_\mathrm{SD}/1\,\mathrm{Gyr})^{-0.8}$（其中$τ_\mathrm{SD}$是自旋下降年龄）的BRMSP和$η\ge 10^{-25}\,\mathrm{s}\,(\dot{M}_\mathrm{a}/\dot{M}_\mathrm{E})^{0.6}$（其中$\dot{M}_\mathrm{a}$和$\dot{M}_\mathrm{E}$是实际和爱丁顿吸积率）的AMSP。这些极限是假设山脉达到稳定状态而推断出来的，在这种状态下，物质在磁通量表面上以相等的速度扩散，但通过下落的物质以相等的速度补充。在吸积停止后，山体进一步松弛。对于$\sim 0.1$的杂质浓度，BRMSP自旋下降极限在温度$\ga 10^5$ K下接近理论电子-杂质电阻率，而对于高于$10^8$ K的温度，AMSP失速极限下降到理论电子-声子电阻率以下两个数量级。因此，BRMSP观测已经以一种有用的方式对理论电阻率计算提出了挑战。下一代引力波干涉仪将把$η$限制在与电磁观测相竞争的水平上。
2010-05-13 astro-ph.HE gr-qc
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
Backflow in simulated MHD accretion disks
我们进行电阻MHD模拟的吸积盘与α-粘度，吸积到一个旋转的恒星赋予一个磁偶极子。我们发现在强磁场和大电阻率的存在下，回流，并探讨了普朗特数的依赖关系。我们发现，在磁性的情况下，从恒星的距离在回流开始，停滞半径，是不同的比在流体动力学的情况下，回流表现出非平稳的行为。我们比较的结果与流体力学模拟。
2020-12-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
Stationary Resistive MHD Solutions Near an Isolated Three-Dimensional Magnetic Null
Astronomical Institute, Czech Academy of Science（捷克科学院天文研究所）；Astronomical Institute, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学物理学院天文研究所）；Escuela de Ingeniería Civil, Universidad de Valparaíso（瓦尔帕莱索大学土木工程学院）
该研究探究孤立三维磁零点与速度滞点共位时的定常电阻MHD流结构，通过一阶局部展开求解方程得到双参数解族，揭示非均匀电阻率下磁拓扑与流动等变量的非线性反馈，重现了常电阻率下的特殊解。
2026-10-15 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
