Classification of magnetohydrodynamic transport at strong magnetic field
磁流体力学是一种研究等离子体中长寿命、无间隙激发的理论。有人认为，从流体的观点与更高形式的对称性，磁流体力学仍然是一个一致的，非耗散理论，即使在温度是可以忽略不计的极限相比，磁场。在这种限制下，导致阶修正理想磁流体力学出现在第二阶的相关领域的梯度扩展，而不是在一阶的标准流体力学理论的耗散流体和等离子体。本文通过构造适当的非线性有效作用量，对非耗散二阶输运进行了分类。我们发现，该理论有11个独立的电荷和宇称不变的输运系数，我们推导出一组久保公式。流体力学与更高形式的对称性和无力电动力学，最近已被证明是对应于理想的磁流体力学的零温度极限，以及简单的天体物理应用理论之间的关系也进行了讨论。
2019-11-13 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Dissipative Magnetohydrodynamics for Non-Resistive Relativistic Plasmas
基于非电阻性（一般）相对论粘性等离子体的14矩封闭，我们描述了一个新的数值方案，能够处理所有的一阶耗散效应（热传导，体和剪切粘度），以及各向异性诱导的存在下的磁场。后者根据热陀螺频率或等效地热拉莫尔半径来参数化，并且允许正确地捕获热霍尔效应。通过求解一个扩展的Israel-Stewart-like系统的耗散量，通过刚性松弛强制执行代数约束，我们能够将所有一阶耗散项转换为通量发散形式。这使我们能够应用传统的高分辨率激波捕捉方法的方程，使该系统适用于高湍流的数值研究。我们提出了几个数值测试，以评估我们的数值方案在平坦时空的鲁棒性。14矩闭合可以无缝地插值于中子星合并中发现的高度碰撞极限和适用于黑洞吸积问题中弱碰撞等离子体的相对论布拉金斯基磁流体力学的高度各向异性极限之间。我们相信，这种新的配方和数值方案将是有用的相对论磁化流的广泛的类。
2021-09-07 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Relativistic Dissipative Magnetohydrodynamics from the Boltzmann equation for a two-component gas
本文从玻尔兹曼方程出发，利用矩方法推导了二组分带电粒子流体的相对论耗散磁流体力学方程，发现剪切应力张量分裂为三个非简并分量，且强磁场下出现振荡行为，超越Israel-Stewart理论。
2024-05-22 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Relativistic magnetohydrodynamics from kinetic theory
Universidade Federal Fluminense（弗鲁米嫩塞联邦大学）
基于相对论Boltzmann-Vlasov方程和14矩近似，推导了强电磁场下相对论耗散磁流体动力学的因果二阶方程，揭示了磁场诱导的各向异性输运和耗散振荡。
2026-07-01 astro-ph.HE hep-th nucl-th
Nonlinearly Causal General-Relativistic Two-Fluid Dissipative Magnetohydrodynamics
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出广义相对论19矩耗散磁流体动力学表述，推导非线性因果条件，开发高性能激波捕获格式，并验证于黑洞吸积等场景，捕获重联率等关键特征。
2026-09-21 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A stable and causal model of magnetohydrodynamics
在宇称不变性和离散电荷对称性的假设下，建立了一阶耗散磁流体力学理论。我们研究了阿尔文和磁声波的模式谱以及带隙激发的谱，并推导出对输运系数的限制，使得具有恒定磁场的通用平衡态在线性扰动下是稳定的和因果的。我们解决了这些限制的一个特定的状态方程，并表明存在一个大家庭的流体动力学框架，使线性波动稳定和因果关系。这个理论不需要引入新的动力学自由度，因此是一个有前途的和更简单的替代穆勒-以色列-斯图尔特型理论。结合对输运、熵产生和久保公式的详细分析，本文提出的理论非常适合于研究从重离子碰撞到天体物理的各种背景下的耗散效应。
2022-10-03 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Energy Dissipation in Magnetohydrodynamic Turbulence: Coherent Structures or "Nanoflares"?
通过识别耗散结构和测量其特征尺度，研究了磁流体动力学（MHD）湍流中能量耗散的不稳定性。我们发现能量耗散率的概率分布呈现指数非常接近临界值-2.0的幂律尾部，这表明所有强度的结构对能量耗散的贡献是相等的。我们发现，能量耗散均匀分布在长度和宽度在惯性范围内的相干结构。与此同时，这些结构的厚度在耗散区很深。随着雷诺数的增加，结构变得更薄和更多，而能量耗散继续主要发生在大尺度相干结构中。这意味着，在高雷诺数的限制，能量耗散发生在薄的，紧密包装的电流片，但跨越连续的规模高达系统的大小，表现出的相干结构和nanoflares的功能，以前作为一个日冕加热机制。
2014-09-11 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Linear Wave Propagation for Resistive Relativistic Magnetohydrodynamics
本文对有限电导率条件下的相对论MHD方程进行了线性模分析。从完全相对论协变公式出发，导出了在小线性微扰极限下的色散关系。结果表明，该系统支持10个波模，这些波模在小电导率或大电导率的限制下都可以很容易地识别。在电阻极限，物质和电磁场解耦和解决方案模式的方法对光和声波，以及一些纯阻尼（非传播）模式。在相反的（理想）极限下，冻结条件适用，传播模式与一对快磁声模式，一对慢磁声模式和Alfvén模式一致，正如预期的那样。此外，接触模式始终存在，并且不受电导率的影响。对于有限值的电导率，色散关系引起的任何对相反的复共轭根或纯虚（阻尼）模式。在所有情况下，系统是耗散的，也是色散的相速度依赖于波数的非线性。偶尔，群速度可能会超过光速，但这不会导致超光速信号传播。
2018-09-04 astro-ph.HE
Modeling general-relativistic plasmas with collisionless moments and dissipative two-fluid magnetohydrodynamics
Princeton University（普林斯顿大学）；Institute for Advanced Study（高等研究院）；Flatiron Institute, Simons Foundation（西蒙斯基金会平顿研究所）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文提出基于14矩的完全相对论协变双流体模型，直接从Boltzmann-Vlasov方程导出广义Israel-Stewart型方程组，能捕捉各向异性压力与热通量等非理想效应，为黑洞吸积及致密天体周围等离子体模拟提供新框架。
2026-09-21 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Magnetohydrodynamics as superfluidity
我们表明，相对论磁流体力学（MHD）可以改写为一个新的理论超流。这个新的理论制定MHD只是在守恒方程，包括耗散效应，通过引入适当的变量，如磁标势，并提供必要和充分条件，以获得平衡的配置。我们表明，这个标量势可以解释为一个戈德斯通模式起源于自发破缺的一种形式的对称性，并提出了最通用的本构关系在一个导数阶的宇称保持等离子体在这个新的超流体配方。
2019-03-22 astro-ph.HE cond-mat.str-el gr-qc
Finite-volume scheme for first-order viscoresistive relativistic magnetohydrodynamics
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Dutch Institute for Emergent Phenomena（荷兰涌现现象研究所）；Institute for Advanced Study, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学高等研究院）；Niels Bohr International Academy, The Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所、尼尔斯·玻尔国际学院）；Anton Pannekoek Institute（安东·潘内库克研究所）
基于BDNK理论提出一阶相对论磁流体动力学数值方案，通过有限体积格式耦合能量、动量和磁场耗散，并引入额外修正确保超相对论极限下的稳定因果性。
2026-06-23 astro-ph.HE hep-th
Beyond ideal magnetohydrodynamics: Resistive, reactive and relativistic plasmas
我们发展了一个新的框架，在广义相对论带电流体动力学建模。该模型建立在最近开发的耗散流体变分多流体模型的基础上，考虑了相关效应，如电荷电流和热量的惯性，以及成熟系统的超流组件的解耦。我们讨论了该模型与标准相对论磁流体力学模型的比较，并考虑了流体动力学、微观物理学和基本状态方程之间的联系。作为插图的形式主义，我们考虑三个不同的双流体模型描述i）的欧姆定律的电阻带电流，ii）相对论热方程，和iii）一个方程表示的动量的一个解耦的超流组件。作为一个更复杂的例子，我们还制定了一个三流体模型，演示了热电效应。这个框架使我们能够在越来越复杂的层次上对中子星（和相关系统）进行建模，并使我们能够在天体物理学和宇宙学的一系列令人兴奋的问题上取得进展。
2016-10-03 astro-ph.HE gr-qc
Scalable Discovery of Fundamental Physical Laws: Learning Magnetohydrodynamics from 3D Turbulence Data
提出可扩展的稀疏回归框架，从含黏性与欧姆耗散的高分辨率3D湍流MHD模拟数据中恢复完整控制方程，候选库规模提升逾10倍。
2025-01-07 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.flu-dyn
Linear causality and stability constraints on relativistic second-order magnetohydrodynamics
Central China Normal University（华中师范大学）；Henan Academy of Sciences（河南省科学院）
基于熵流分析构建相对论二阶磁流体力学框架，通过线性模式分析研究因果性和稳定性对各向异性系统的约束，揭示了磁声、阿尔文和电荷扩散模式的渐近色散关系及因果性边界。
2026-10-23 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Dissipative processes and their role in the evolution of radio galaxies
相对论性喷流中的粒子加速到非常高的能量是以磁能或动能的耗散为代价的。因此，了解可以触发这种耗散的过程是表征活动星系中能量预算和粒子加速机制的关键。不稳定性和卷吸是触发耗散的两个明显的候选者。一方面，如从超大质量黑洞中喷流的标准形成模型所预期的那样，螺旋场穿过的超音速相对论流对于一系列磁流体动力学不稳定性是不稳定的，例如Kelvin-Helmholtz不稳定性、电流驱动的不稳定性或可能的压力驱动的不稳定性。此外，在扩张射流的情况下，瑞利-泰勒和离心不稳定性也可能发展。在所有这些不稳定过程的作用下，一个自然的问题是，一些喷流如何在数百千秒差距内保持其准直结构。另一方面，喷流与恒星和气体云的相互作用提供了另一种情况，在这种情况下，动能可以有效地转化为内能，粒子可以加速为非热能。在这篇文章中，我回顾了这些过程发生的条件和它们在射流演化和传播以及能量耗散中的作用。
2019-07-31 astro-ph.GA astro-ph.HE
General relativistic resistive magnetohydrodynamics with robust primitive variable recovery for accretion disk simulations
黑洞天体物理学的最新进展，特别是事件视界望远镜（EHT）在星系M87中心发现的第一个超大质量黑洞的视觉证据，以及引力合作组织在银河系中心Sgr A* 的事件视界附近探测到的轨道“热点”，需要开发新的数值方法来理解潜在的等离子体微观物理学。与这种热点有关的非热辐射被证明是源于等离子体团，这些等离子体团是由于最内层吸积区薄电流层中的磁重联而形成的。在黑洞吸积盘和喷流中，电阻率在电流片的形成、磁重联和等离子体团的生长中起着至关重要的作用。在三维广义相对论磁流体动力学（GRMHD）程序BHAC中加入了电阻率，并提出了一种隐式-显式方案来处理GRMHD方程中的刚性电阻源项。该算法进行了测试，结合自适应网格细化，以解决电阻尺度和约束运输方法，以保持磁场螺线管。原始变量的恢复，相对论磁流体动力学代码的关键部分，提出了几种新的方法，并比较的准确性，鲁棒性和效率。我们提出了一个新的反演策略，允许连续GRMHD模拟低气磁压力比和高磁化制度适用于黑洞吸积盘，喷气机，和中子星磁层。我们应用新的方案来研究电阻率对吸积黑洞的影响，并考虑了重联的耗散效应。
2019-08-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Electrical Resistivity and Hall Effect in Binary Neutron-Star Mergers
我们研究的范围内的静止质量密度，温度和磁场参与模拟的二进制中子星合并，并确定的条件下，理想的磁流体动力学近似打破，因此磁场衰减应占。我们使用最近的计算温暖的相关等离子体的致密恒星的信封的电导率，并发现磁场衰减的时间尺度远大于合并过程的特征时间尺度的lengthscales下降到一米。由于这些都小于目前可用的分辨率在数值模拟中，理想的磁流体动力学近似是有效的所有现实的模拟。同时，我们发现霍尔效应在低密度和低温下可能是重要的，在那里它可以诱导磁场的非耗散重排。最后，我们标记的温度和密度的流体动力学描述打破的区域。
2018-11-09 astro-ph.HE nucl-th
An Extended Magnetohydrodynamics Model for Relativistic Weakly Collisional Plasmas
在爱丁顿极限以下吸积的黑洞被认为是通过一个几何上厚的、光学上薄的、旋转支撑的等离子体吸积的，我们将其称为辐射低效吸积流（RIAF）。RIAF通常是无碰撞的，因为库仑平均自由程比$GM/c^2$大，并且在事件视界附近相对热。在本文中，我们开发了一个唯象模型RIAF等离子体，激励源，如Sgr A* 和M87的应用程序。该模型是使用Israel-Stewart理论，它认为偏差高达二阶热平衡，但修改为磁化等离子体。这导致沿着磁场线的热传导和平行于和垂直于场线的压力差（其等效于各向异性粘度）。在非相对论性的限制，我们的模型减少到广泛使用的Braginskii理论的磁化，弱碰撞等离子体。我们比较我们的模型与现有的文献中耗散相对论流体，描述的线性理论的等离子体，并阐明模型中的自由参数的物理意义。我们还描述了该模型的限制时，传导是饱和的，当粘度意味着一个大的压力各向异性。在未来的工作中，本文中开发的形式主义将被用于数值模型的RIAF的非理想过程的动力学和辐射特性的缓慢吸积黑洞的重要性进行评估。
2015-08-04 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Force on proton vortices in superfluid neutron stars
计算了在恒星温度为零时，中子星超流和超导物质中质子涡旋所受的力。纵向（耗散）和横向（洛伦兹型）分量的力推导出一个连贯的方式，并详细比较与文献中的相应表达式。这使我们能够解决关于作用于质子涡旋的洛伦兹型力分量的形式的争议。计算的力是超导中子星磁流体动力学的关键组成部分，对于模拟恒星磁场的演化非常重要。
2019-04-02 astro-ph.HE astro-ph.SR cond-mat.supr-con
Bulk Motions in the Black Hole Jet Sheath as a Candidate for the Comptonizing Corona
本文利用二维广义相对论电阻磁流体力学模拟，发现黑洞喷流鞘层具有高电磁功率、显著能量耗散及跨相对论体运动等特性，表明其可能作为康普顿化冕区，将软光子上散射为硬非热尾部辐射。
2025-01-14 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
