Linear MHD stability studies with the STARWALL code
STARWALL/CAS 3D/OPTIM程序包是一个强有力的工具，用于研究三维线性MHD稳定性，多连通理想和/或电阻导电结构中存在的理想平衡，以及它们的反馈稳定的外部电流。用OPTIM程序模拟了电阻壁模态的鲁棒反馈镇定。结合STARWALL与线性、电阻性2D CASTOR代码以及结合STARWALL与JOREK代码的非线性MHD模拟，可以进行电阻性MHD研究。在本文中，STARWALL代码的详细描述和它的一些应用程序来演示所使用的方法。导电结构的薄壁近似处理，并根据其复杂性，他们离散的谱方法或三角形有限元。作为一个例子，配置被认为是由一个理想的等离子体所包围的真空域包含一个电阻壁和外壁界定。研究了多连通壁存在时的理想线性MHD模和电阻壁模。为了处理垂直模式自洽的STARWALL代码已完成添加所谓的Luest-Martensen项所产生的等离子体的恒定的正常位移。附录包含奇异电感积分的二维傅里叶变换的计算，以及大傅里叶谐波的渐近展开的推导。
2015-08-20 physics.plasm-ph
Early nonlinear regime of MHD internal modes: the resistive case
结果表明，内模线性理论中的临界层分析可以不断地推广到早期非线性区域。对于m=1电阻模式，动态分析涉及两个小参数：磁雷诺数S的倒数和m=1模式振幅A，其测量系统中的非线性量。瞬时临界层的位置和它里面的主导动力学方程进行评估自洽，作为A的增加，并越过一些S-依赖的阈值。一个特别强调的是把在早期的非线性行为的初始q-分布的影响。预测给出了一个家庭的Q-配置文件，包括重要的低剪切的情况下，并显示与最近的实验观察是一致的。
2005-11-14 physics.plasm-ph
Different responses of the Rayleigh-Taylor type and resistive drift wave instabilities to the velocity shear
针对局域本征模问题，分析了速度切变对非均匀平衡流体/等离子体密度的有效引力驱动的不稳定模（Rayleigh-Taylor和交换模）和电阻漂移波不稳定性的影响。结果表明，速度剪切的效果大大取决于不稳定的类型。虽然速度剪切可以显着抑制Rayleigh-Taylor不稳定性和交换不稳定性，但它对电阻漂移波的增长率只有一周的影响。这与这些不稳定性的物理性质直接相关。对于Rayleigh-Taylor不稳定性和交换不稳定性，剪切流使流函数的涡旋倾斜，而对于电阻漂移波不稳定性，剪切流仅使涡旋在径向方向上移动而没有倾斜。然而，对于大的速度剪切，电阻漂移波的本征模解不再存在。
2020-01-14 physics.plasm-ph
A comparison of incompressible limits for resistive plasmas
由于不可压缩性约束不影响理想的磁流体动力学（MHD）边缘稳定点，因此常被用来简化线性等离子体动力学的MHD描述。本文比较了在圆柱形等离子体模型中引入不可压缩性的两种方法：第一种方法采用极限$γ\to \infty$，其中$γ$是比热比;第二种方法采用各向异性质量张量$\mathbfρ$，平行于磁场的分量取为零，即$ρ_{\parallel} \to 0$。电阻MHD的使用揭示了这两个极限的性质，因为理想MHD的Alfvén和慢磁声连续谱被转换为点谱并移动到复平面中。这两个极限都深刻地改变了慢磁声谱，但只有第二个极限忠实地再现了电阻阿尔文谱及其波模。在理想MHD中，慢磁声连续谱在第一种方法中退化为Alfvén连续谱，而在第二种方法中它被移动到无穷远。在第一个简并被打破有限的电阻率。对于这些模型的数值和半解析研究，我们选择等离子体平衡投光在早期文献中发现的结果令人困惑的方面。
2004-05-03 physics.plasm-ph
Plasma pressure response to non-inductive current drive in axisymmetric visco-resistive MHD steady-states
针对黏阻 MHD 托卡马克稳态模型压力水平不真实的问题，本文构建压力 Poisson 方程并引入非感应电流驱动修正环向电流，显著改善压力剖面。
2025-07-28 physics.plasm-ph
Two-fluid magnetic island dynamics in slab geometry: II - Islands interacting with resistive walls or static external resonant magnetic perturbations
本文用双流体漂移MHD理论研究了平板几何中传播磁岛与电阻壁或静态外磁场扰动相互作用的动力学行为。在这两种情况下，岛的运动方程被发现采取完全相同的形式所预测的单流体MHD理论。在卢瑟福岛宽演化方程中发现了三个独立的离子极化项。第一个是漂移MHD极化项为孤立的岛屿，是完全不受影响的相互作用与墙壁或磁扰动。其次，由于与壁的相互作用或磁扰动，这是由单流体MHD理论预测的极化项。最后，存在其他两个偏振项的混合。该术语的符号取决于许多因素。然而，在正常条件下，如果未受扰动的岛在离子抗磁方向上传播（在实验室中），则它是稳定的。框架），并不稳定，如果它在电子反磁方向传播。
2004-06-26 physics.plasm-ph
The role of coherent vorticity in turbulent transport in resistive drift-wave turbulence
相干涡提取方法是一种从湍流中提取相干涡的小波技术，本文将其应用于磁化等离子体（长谷川-若谷系统）中电阻漂移波湍流的数值模拟。目的是只保留必要的自由度，负责运输。结果表明，径向密度通量是由这些相干模携带的。在准流体动力学制度，相干涡表现出耗尽的极化漂移非线性和涡强烈主导应变，在对比的quasiadiabatic制度。
2011-11-29 physics.plasm-ph
A novel computation of the linear plasma response to a resonant error field in single-fluid rotating visco-resistive MHD
本文重新审视单流体旋转粘阻MHD中对共振误差场的线性等离子体响应，评估径向傅里叶变换方法有效性、推导新Δ'全局公式及锁定模EF振幅阈值，发现单/双流体MHD选择在此问题中不关键。
2025-02-14 physics.plasm-ph
Effect of kinetic resonances on the stability of Resistive Wall Mode in Reversed Field Pinch
采用非微扰MHD-动力学混合公式，数值研究了反向场箍缩（RFP）等离子体中热粒子漂移运动引起的模共振对阻壁模稳定性的影响.动力学效应通常被发现太弱，实质上改变模式的增长率，或稳定裕度，加强的事实，理想的MHD模型是相当足够的描述RWM物理RFP实验。
2011-04-11 physics.plasm-ph
Implementation and Verification of Toroidal Resistive Wall Boundary Conditions in the PIXIE3D MHD code using a Boundary Integral Method
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Coronado Consulting（科罗纳德咨询公司）
本文在PIXIE3D扩展磁流体力学代码中实现了轴对称环形几何中的电阻壁边界条件，采用薄壁近似和边界积分法求解真空区磁标势，并通过解析验证示例证明了二阶精度。
2026-06-03 physics.plasm-ph
A resistive extension for ideal MHD
我们提出了一个扩展的特殊相对论，理想磁流体力学（MHD）方程，旨在捕捉由于电阻率的影响。该扩展采取了一个简单的形式，一个额外的源项，当实现数字，示出模仿的行为所产生的一个完全电阻MHD描述的初始数据的范围。扩展是从第一原理参数发展而来的，因此不需要微调参数，这意味着它可以应用于广泛的动力系统。此外，我们的扩展不会遭受相同的刚度问题所产生的电阻MHD，因此可以迅速发展使用显式方法，与目前的方法相比，性能的好处大约一个数量级。
2019-10-02 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.flu-dyn
Coupling JOREK and STARWALL for Non-linear Resistive-wall Simulations
通过耦合到真空场代码STARWALL的非线性MHD代码JOREK的连续壁扩展的实现，以及第一个应用程序和基准测试结果。此外，非线性饱和的存在下的电阻壁证明。在完成正在进行的验证过程后，该代码扩展将允许在有限和X点等离子体存在带孔的三维电阻壁的情况下对MHD不稳定性进行非线性模拟。
2012-10-04 physics.plasm-ph
Bifurcation in electrostatic resistive drift wave turbulence
Hasegawa-Wakatani方程，通过近似平行电子运动的物理学耦合等离子体密度和静电势，是描述电阻漂移波湍流的简单模型。我们提出了数值分析的分岔现象的模型，提供了新的见解之间的相互作用的托卡马克等离子体边缘区域的湍流和带状流动。模拟结果表明，在初始瞬态后，漂移波湍流通过纬向流产生被抑制的制度。作为一个参数控制的湍流强度进行调整，这种纬向流为主的状态迅速被破坏，并重新出现的湍流为主的状态。过渡解释的Kelvin-Helmholtz稳定性的纬向流。这是电阻漂移波系统中湍流开始上移的第一次观察，这类似于由离子温度梯度驱动的湍流中的众所周知的迪米特移位。
2007-08-31 physics.plasm-ph
Clumps in the Resistive-Drift-Wave turbulence
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
研究通过数值模拟发现，当电子绝热参数较小时，电阻漂移波湍流主导由涡旋构成，涡旋偶极子可远距离传播并捕获等离子体密度，揭示了湍流非局部输运特性。
2026-03-25 physics.plasm-ph
Visco-resistive MHD study of internal kink(m=1) modes
我们研究了剪切平衡流对周期性圆柱几何结构中的简化磁流体动力学模型框架中的$m = 1, n = 1$电阻性内部扭结模式的影响。我们的数值研究表明，有一个显着的变化的缩放依赖的模式增长率的Lundquist数在轴向流的存在相比，没有流动的情况下。极向流不影响定标。我们进一步发现，粘性强烈修改的影响，流动的（1，1）模式在线性和非线性制度。轴向流动增加了低粘度值的线性增长率，但它们降低了较高粘度值的线性增长率。在极向流的情况下，线性增长率在所有情况下都减小。此外，在较高的粘度，我们发现强烈的对称性破缺的行为的线性增长率和非线性饱和度的模式作为一个函数的螺旋流。对于轴向，极向和大多数螺旋流的情况下，有流动诱导的非线性饱和度在高粘度制度和不稳定的低粘度制度的稳定。
2018-02-01 physics.plasm-ph
A Numerical Simulation of the Reconnection Layer in 2D Resistive MHD
在本文中，我们提出了一个二维的，时间相关的，数值模拟的重联电流层在不可压缩的电阻磁流体力学与均匀电阻率的限制非常大的Lundquist数。我们使用现实的边界条件来自一致的外部磁场，我们也考虑到反压力的影响，从流动到分界线区域。我们发现，在几个阿尔芬倍的系统从一个任意的初始状态发展到一个稳定的状态与Sweet-帕克模型一致，即使初始状态是Petschek的。
2000-03-21 astro-ph physics.plasm-ph
Achieving Fast Reconnection in Resistive MHD Models via Turbulent Means
天体物理流体一般是湍流的，在建立适用于天体物理、太阳或日球环境的磁重联模型时，必须考虑这种湍流的存在。此外，重联本身会引起湍流，这对重联过程提供了重要的反馈。本文讨论了在电阻MHD近似下，磁重联加速的理论模型和数值证据。我们认为Lazarian和Vishniac湍流重联理论和Lapenta的数值实验证明的自发发病的湍流重联系统，最初是层流之间的关系。
2011-10-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Control of resistive wall modes in a cylindrical tokamak with plasma rotation and complex gain
在具有电阻率、粘性和环向旋转的托卡马克圆柱模型中，研究了磁流体动力学（MHD）模的反馈镇定。该控制基于刚好在电阻壁内部的磁场的法向分量和切向分量的线性组合。反馈包括复增益，对于法向分量和切向分量，并且对于前者的反馈的虚部等同于等离子体旋转。本文的工作包括：（1）用简化的电阻MHD模型对具有有限β和阶跃函数电流密度和压力分布的托卡马克进行分析;（2）用完全可压缩的粘阻MHD模型和电流密度和压力的平滑下降分布进行计算。平衡对于β = 0是稳定的，并且对于两种情况计算了边缘稳定性值$β_{rp,rw}<β_{rp,iw}<β_{ip,rw}<β_{ip,iw}$（电阻性等离子体，电阻性壁;电阻性等离子体，理想壁;理想等离子体，电阻性壁;理想等离子体，理想壁）。主要结果如下：（a）正常传感器或等离子体旋转的虚增益稳定在低于$β_{rp,iw}$，因为旋转抑制通量从等离子体通过壁向外扩散，并且更令人惊讶的是，（b）正常传感器的旋转或虚增益不稳定在高于$β_{rp,iw}$，因为它阻止反馈通量通过电阻壁进入等离子体以形成虚壁。切向传感器的虚增益的影响更复杂，但在$β_{rp,iw}$之上和之下基本上不稳定。提出了一种在$β>β_{rp,iw}$机制中存在旋转的情况下使用复增益进行优化的方法。
2014-06-20 physics.plasm-ph
A Parametric Study of Extended-MHD Drift Tearing
线性漂移撕裂模式分析了不同制度的等离子体$β$，离子趋肤深度参数空间与未约化，扩展MHD模型。在中等等离子体$β$和以前的漂移撕裂的结果被归类为适用于小等离子体$β$新的色散关系。在该制度中的模式的漂移稳定性从不存在/弱变化到完成。由于抗磁漂移频率与等离子体$β$成正比，因此在小等离子体- $β$体系中使用未简化的扩展MHD模型进行验证是不切实际的。在中等等离子体- $β$区域中的新色散关系被用来验证NIMROD程序[C. R. Sovinec等人，J. Comput. 195，355（2004）]。在边界层趋肤深度较小的情况下，讨论了一阶有限Larmour半径模型的有效性。
2014-07-15 physics.plasm-ph
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
Systematic 2.5 D resistive MHD simulations with ambipolar diffusion and Hall effect for fast magnetic reconnection
该研究通过2.5维电阻MHD模拟，探究霍尔效应与双极扩散对快速磁重联的作用，发现双极扩散可显著提升重联通量与重联率，提高能量转换效率。
2024-10-08 astro-ph.SR gr-qc physics.plasm-ph
An analytic scaling relation for the maximum tokamak elongation against n=0 MHD resistive wall modes
为了增加等离子体压力和能量约束以最大化聚变功率输出，高度伸长的等离子体是期望的。然而，存在对最大可实现伸长的限制，其由$n=0$ MHD模式驱动的垂直不稳定性设定。通过优化表征等离子体和壁的几个参数，可以增加该限制。我们研究的目的是探讨如何以及在多大程度上可以做到这一点。具体地说，我们扩展了许多早期的计算的$n=0$模式和数值确定的最大伸长率作为一个功能的无量纲参数描述（1）等离子体轮廓（$β_p$和$l_i$），（2）等离子体形状（$ε$和$δ$），（3）壁半径（$b/a$）和（4）最重要的是反馈系统的能力参数$γτ_w$的缩放关系。这些数值计算依赖于一个新的制定$n=0$磁流体理论，我们最近开发[Freidberg等。等人2015; Lee et. 2015]，将二维稳定性问题简化为一维问题。该方法包括了理想磁流体轴对称不稳定性的所有物理过程，同时显著减少了计算时间，因此在优化过程中可以探索许多参数。也许最有用的最终结果是对模拟的简单解析拟合，其给出最大伸长和相应的优化三角形度作为函数$κ(ε,β_p,l_i,b/a,γτ_w)$和$δ(ε,β_p,l_i,b/a,γτ_w)$。我们提出的比例关系包括最佳的三角形和有限的纵横比上的最大伸长率的影响，并可以用于确定优化的等离子体形状在当前的实验和未来的托卡马克设计。
2017-03-22 physics.plasm-ph
On the Hall-mediated resistive tearing instability of highly elongated current sheets
本文全面描述了电阻撕裂不稳定性的双流体模型中涉及的各种制度。这些包括两个新的制度，这种不稳定性，这对应于长波模式，可以在高度拉长的电流片发展。这一问题与大Lundquist数磁流体动力学（MHD）物体中快速磁重联和磁湍流的研究有关。
2018-11-28 physics.plasm-ph
Non-linear Simulations of MHD Instabilities in Tokamaks Including Eddy Current Effects and Perspectives for the Extension to Halo Currents
大尺度等离子体不稳定性的动力学可以强烈地受到与在导电容器结构中流动的电流的相互作用的影响。特别是由时变磁扰动引起的涡流和直接从等离子体流入壁的晕电流是重要的。电阻墙模型的相关性对于电阻墙模式（RWM）或垂直位移事件（VDE）是直接明显的。然而，大多数其他大尺度不稳定性的线性和非线性特性也可能受到等离子体附近导电结构中电流相互作用的显著影响。晕电流中断和VDE，这是一个严重的关注ITER，因为它们可能会导致强大的不对称力的容器结构，也可以大大受益于这些非线性建模能力期间产生的理解。模拟等离子体动力学及其与壁电流的相互作用需要求解磁流体动力学（MHD）方程在现实的环形X点几何形状始终耦合模型的真空区域和电阻导电结构。考虑到这一点，非线性有限元MHD代码JOREK已经与电阻壁代码STARWALL耦合，STARWALL允许在非线性MHD模拟中包括3D导电结构中的涡流效应。本文总结了耦合JOREK-STARWALL系统的功能，并提出了基准测试结果以及首次应用于RWM，VDE，大量气体注入引发的中断和静态H模式的非线性模拟。作为一个展望，扩展到晕电流模型的前景进行了描述。
2014-09-23 physics.plasm-ph
Asymptotic-preserving semi-implicit finite volume scheme for Extended Magnetohydrodynamics
University of Michigan（密歇根大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
针对扩展磁流体动力学方程，提出一种半隐式有限体积格式，通过松弛系统重构和算子分裂，在理想、电阻和霍尔磁流体动力学极限下均能保持精确性，并实现自适应网格细化。
2026-05-22 physics.plasm-ph
Merging of zonal flows in gyrofluid resistive drift-wave turbulence
University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）
本文研究了gyrofluid电阻性漂移波湍流中环形流的非线性动力学，揭示了非线性雷诺应力传输是环形流合并的主要原因，并探讨了相变概念在环形流转变滞后现象中的应用。
2026-02-26 physics.plasm-ph
Low-$n$ global ideal MHD instabilities in CFETR baseline scenario
本文对中国聚变工程试验堆（CFETR）基线方案中不同第一壁位置的线性理想磁流体动力学（MHD）稳定性进行了评估。在分析中使用了初值码NIMROD和特征值码AEGIS。两个程序对理想导电第一壁不同位置的$n=1-10$理想MHD模的增长率计算结果吻合较好。较高的$n$模式占主导地位的气球模式和本地化的基座区，而较低的$n$模式有更突出的外部扭结组件和更广泛的模式配置文件。利用NIMROD研究了等离子体真空度分布和壁面形状的影响。利用AEGIS进一步研究了存在电阻壁时的低$n$理想MHD不稳定性。对于设计的第一壁位置，发现$n = 1$阻性壁模（RWM）是不稳定的，在Alfvén速度为2.9%以上时，可以通过均匀的环形旋转使其完全稳定.
2019-11-23 physics.plasm-ph
Implementation and verification of a new free boundary module for Resistive Wall Modes simulations with the nonlinear 3D full MHD code SpeCyl
Consorzio RFX（RFX联盟）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；CNR-ISTP（国家研究委员会物理技术研究所）；UKAEA（英国原子能管理局）
针对SpeCyl代码实现新自由边界模块，通过与解析理论及RFX-mod实验数据对比验证其正确性，为研究大纵横比磁约束构型的自由边界MHD模提供了可靠工具。
2026-10-12 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Resistive Hose modes in Tokamak Runaway Electron Beams
该研究针对托卡马克破裂产生的逃逸电子束，通过线性计算与模型对比发现电阻软管不稳定性在大电阻率下增长快于撕裂模且与等离子体响应解耦，还估算出DIII-D装置中其占主导的温度区间。
2023-08-23 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Hall magnetohydrodynamic reconnection in the plasmoid unstable regime
一组约化的霍尔磁流体动力学（MHD）方程被用来评估大纵横比电流片的稳定性等离子体团（二次岛）的形成。在该分析中，重新连接由电阻率驱动，其发生在电阻趋肤深度$d_η\equiv S_L^{-1/2} \sqrt{L v_A/γ}$处，其中$S_L$是伦德奎斯特数，$L$是电流片的长度，$v_A$是阿尔文速度，并且$γ$是生长速率。对最近的电阻MHD分析的修正[N.] F. Loureiro，A. A. Schekochihin和S. C. Cowley，Phys.等离子体{ \bf 14}，100703（2007）]在碰撞足够弱使得$d_η$短于离子趋肤深度$d_i \equiv c/ω_{pi}$时产生。次级岛在这种霍尔MHD制度中生长得更快：与电阻性MHD中的$S_L^{1/4} v_A/L$和$S^{3/8}$相比，最大生长速率缩放为$(d_i/L)^{6/13} S_L^{7/13} v_A/L$，等离子体团的数量缩放为$(d_i/L)^{1/13} S_L^{11/26}$。
2011-08-16 physics.plasm-ph
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
A structure-preserving Numerical Method for the Compressible Resistive-Hall-MHD System
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）
研究可压缩电阻性霍尔磁流体动力学系统，提出保结构数值方法，将微分算子拆分，对不同部分采用特定有限元及求解方法，经强制性估计等改进，通过求解多个基准问题验证方法的鲁棒性和准确性。
2026-07-17 cs.NA math.NA physics.comp-ph
The properties of resistive MHD modes and unstable spectra in advanced tokamak regimes
该研究针对先进托卡马克低磁剪切区域的MHD不稳定性问题，推导解析解并扩展求解器，探究多因素对稳定性的影响，指出数值计算常见假设的局限性，为聚变堆稳定方案设计和重联事件理解提供支撑。
2025-09-03 math-ph math.MP 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
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
A Multilevel Block Preconditioner for the HDG Trace System Applied to Incompressible Resistive MHD
针对不可压缩电阻磁流体动力学（MHD）高阶杂交间断Galerkin（HDG）离散化后的迹系统，提出了一种可扩展的块预处理策略。我们构建了块预条件与最小二乘换向器（BFBT）近似的舒尔补的逆隔离出的压力未知的跟踪系统。剩余的速度，磁场，和拉格朗日乘子未知数形成一个耦合的节点未知块（上块），系统代数多重网格（AMG）用于近似逆。MHD方程的复杂性以及静态凝聚HDG跟踪系统的代数性质使得系统AMG部分中平滑器的选择对于块预条件子的收敛性和性能至关重要。我们的数值实验表明，GMRES预处理的ILU（0）重叠零作为一个平滑内部系统AMG表现最好的鲁棒性，每次非线性迭代的时间和内存需求。通过几个二维和三维瞬态测试案例，包括高Lundquist数下的孤岛合并问题，我们证明了块预处理器的鲁棒性和并行可扩展性。此外，对于上层块的交替节点块系统求解器的多层近似嵌套剖分的基础上进行了初步研究。在一个2D的岛屿合并问题的多级近似嵌套解剖预处理显示出更好的可扩展性，相对于网格细化比系统AMG，但相对较弱的鲁棒性Lundquist数缩放。
2020-12-14 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Adaptive two- and three-dimensional multiresolution computations of resistive magnetohydrodynamics
在局部加密并矢网格上，采用有限体积离散方法，对二维和三维空间的电阻磁流体动力学（MHD）方程进行了完全自适应计算。发散清洗用于控制磁场的不可压缩性约束。对于自动网格自适应的细胞平均多分辨率分析，这保证了自适应计算的精度，同时减少了CPU时间和内存需求。讨论了CARMEN-MHD开放信源编码的实现问题。为了说明它的精度和效率不同的基准计算，包括激波云相互作用和磁场重联。
2021-02-23 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Computation of Magnetohydrodynamic Equilibria with Voigt Regularization
本研究首次探索用Voigt正则化求解无嵌套磁面假设的MHD平衡，通过二维理想与电阻测试验证其可显著加快电阻MHD问题收敛，为高效鲁棒的MHD平衡求解器及聚变装置设计提供新方向。
2025-06-12 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Magnetic reconnection and plasmoid formation driven by the two-dimensional resistive kink instability in a current hole configuration
我们调查的非线性演化的$m = 1$电阻内部扭结模式在一个二维（2D）配置包含一个中心区域的负电流密度，也被称为“电流孔”设置。有限元程序FINMHD用于求解一组简化的不可压缩磁流体动力学（MHD）方程与电流涡公式。首先，扭结不稳定性线性发展与电阻性内部扭结模式的一般理论一致，并随后导致电流片的形成。在相对较低的伦德奎斯特数$S$，磁重联过程进行的速度预测的斯威特帕克制度。相反，当$S$超过一个临界值，即$S_c \simeq 10^4$时，电流片会被稍低于阿尔文时间尺度的等离子体团的形成所破坏。在后一种情况下，一个随机重联制度表现出Petshek型功能丰富的等离子体团达到。还测量了$0.02$阶的相对快的归一化重连率值。最后，我们比较我们的结果与那些在类似的2D以前的研究中使用理想的MHD不稳定性启动的过程，并讨论其相关的等离子体链的形成和相关的快速重联制度的一般理论。
2020-10-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
3D MHD simulation of linearly polarised Alfven wave dynamics in Arnold-Beltrami-Childress magnetic field
先前的研究[Malara等人ApJ，533，523（2000）]使用WKB近似考虑了Arnold-Beltrami-Childress（ABC）磁场中的小振幅Alfven波（AW）包。本文首次采用直接三维MHD数值模拟方法研究了ABC磁场中的线极化Alfven波动力学。研究了四种不同折射率下长度尺度远小于ABC畴长的高斯AW脉冲和波长等于ABC畴长的谐波AW脉冲。虽然发现AW在ABC场中迅速消散，但令人惊讶的是，AW扰动能量随时间增加。在谐波AW扰动能量增长的情况下是瞬态的时间，达到峰值的速度和磁扰动能量的时间尺度内远小于电阻时间。在高斯AW脉冲速度扰动能量增长的情况下，仍然是瞬态的时间，在几个电阻时间内达到峰值，而磁扰动能量继续增长。它还表明，总磁能随时间的推移而减少，这是由背景ABC磁场，而不是AW阻尼的电阻演变。相反，当背景磁场是均匀的，总的磁场能量的减少是由AW阻尼规定的，因为没有背景的电阻演变。通过考虑不同振幅的运行和分析扰动谱，排除了AW扰动引起的蠕动流和磁能逆级联可能的发电机作用。因此，扰动能量增长归因于一种新的不稳定性。增长率似乎是依赖于电阻率和AW干扰的空间尺度的值。因此，当超过WKB近似时，完全MHD方程描述的AW阻尼并不能保证扰动能量的降低。
2014-05-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
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
Linear Theory of Visco-Resistive Tearing Instability
本文将修正LSC理论扩展至黏滞-电阻MHD，引入有限上游开放边界，给出阻止撕裂不稳定性正向级联的临界条件。
2024-03-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A novel structure preserving semi-implicit finite volume method for viscous and resistive magnetohydrodynamics
在这项工作中，我们介绍了一种新的半隐式结构保持有限体积/有限差分格式的粘性和电阻方程的磁流体动力学（MHD）的基础上适当的3分裂的控制PDE系统，它被分解为第一个对流子系统，第二个子系统涉及的速度场与磁场的耦合和第三个子系统涉及的压力-速度耦合。显式离散的非线性对流项，而其余两个子系统占阿尔芬波和磁声波隐式处理。最后的算法是至少正式约束，只有一个温和的CFL稳定性条件依赖于纯流体动力对流的速度场。为了在离散水平上精确地保持磁场的无发散约束，采用了一组适当的重叠对偶网格。所得到的线性代数系统被证明是对称的，因此可以通过一个有效的标准无矩阵共轭梯度算法来解决。所提出的算法的特点之一是磁场被定义在主网格的边缘上，而电场被定义在面上。该格式是求解非线性粘性和电阻性MHD方程的一种新的激波捕捉、守恒和结构保持的半隐格式。几个数值试验表明，我们的新的求解器的主要特点：线性稳定性的意义上的李雅普诺夫验证在一个规定的常数平衡解; 2阶的收敛数值估计;冲击捕捉能力证明对一组标准的严格的MHD冲击问题;准确性和鲁棒性验证对一组非平凡的2-和3-维MHD问题。
2021-02-24 astro-ph.IM cs.CE cs.NA
Deriving the Continuous $β$-FPUT Model for Decayless Solar Coronal Oscillations Directly from Resistive MHD
University of Salford（索尔福德大学）
本文从电阻MHD推导出连续β-FPUT模型，解释日冕环无衰减横向振荡，通过内部流体机制实现频率自聚焦，并提供宏观日冕地震学方法反演波导精细结构参数。
2026-10-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Resistive instabilities in sinusoidal shear flows with a streamwise magnetic field
在具有有限电阻率和粘性的不可压缩磁流体力学（MHD）框架下，研究了初始均匀流向磁场作用下正弦剪切流的线性稳定性。在流体动力学的情况下，这种流动是不稳定的开尔文-亥姆霍兹不稳定性。在理想MHD中也是如此，其中耗散被忽略，只要磁场强度不超过临界阈值，超过该临界阈值，磁张力使流动稳定。在这里，我们证明，包括粘度和电阻率引入两种新的模式的不稳定性。其中一种模式，我们称之为连续不稳定阿尔芬波，因为它与剪切阿尔芬波有关，存在于任何非零磁场强度，只要磁普朗特数$Pm < 1$。我们提出了一个简化的模型，揭示了它的激发机制是由Dubrulle和Frisch（1991）描述的周期性剪切流的负涡粘性。最后，我们证明了这种模式的饱和在一个准稳态占主导地位的反向传播孤子。
2022-04-22 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Structure-Preserving MHD-Driftkinetic Discretization for Wave-Particle Interactions
本文提出一种保结构的MHD-漂移动理学离散化方法，基于变分原理和FEEC-PIC框架，通过离散梯度时间积分器处理非二次磁矩能量项，实现能量守恒并成功模拟高能粒子激发的环向阿尔芬本征模。
2025-10-08 cs.NA math.NA physics.comp-ph
