Influence of tearing instability on magnetohydrodynamic turbulence
它已提出最近由Loureiro & Boldyrev [物理学评论Lett. 118，245101（2017）]和Mallet等人[Mon.没有R. Astron.Soc.468，4862（2017）]，在磁流体动力学湍流的惯性范围内形成的强各向异性电流片受到尺度小于临界尺度$λ_\mathrm{c}$且大于湍流耗散尺度的撕裂不稳定性的影响。如果是真的，这个过程可以在较小的尺度上改变能量级联的性质，导致一个新的，撕裂介导的磁流体动力学（MHD）湍流。在这项工作中，我们提出了一个强各向异性，二维湍流涡旋的数值研究，我们证明了撕裂不稳定性确实可以与他们的非线性演化竞争。因此，这些结果为$λ_\mathrm{c}$以下可能存在一种新的MHD湍流机制的观点提供了直接的数值支持。
2018-09-24 physics.plasm-ph
Weak turbulence in two-dimensional magnetohydrodynamics
建立了二维磁流体力学弱波湍流理论。我们推导并分析了描述赝阿尔文波三波相互作用的动力学方程。幸运的是，二维波动方程是可积的，这对我们的分析有很大的帮助。与3D情况相反，在2D中，波的相互作用是非局部的。另一个明显的特点是，强导数的频谱往往出现在小的平行（即沿均匀的磁场方向）波数的区域，导致在该区域的弱湍流描述的故障。我们发展了一个定性的理论，超越弱湍流描述随后的演变和形成的稳定状态。
2012-12-04 physics.plasm-ph
Stability of compressible reduced magnetohydrodynamic equilibria - analogy with magnetorotational instability
利用能量-Casimir（EC）方法对可压缩约化磁流体动力学（CRMHD）模型的平衡态进行了稳定性分析。稳定性的结果与理想磁流体力学（MHD）的经典δW准则得到的结果进行了比较。对CRMHD自由能泛函的第二变分中的项与δW的项进行了鉴别：CRMHD的两种失稳效应对应于通常MHD中的扭结和交换不稳定性，同时在简化模型中还鉴别了磁力线弯曲和压缩性的稳定作用。此外，使用EC方法，在存在的环形流的稳定性条件得到。Julien和Knobloch提出了CRMHD与磁化旋转圆盘的简化不可压缩模型之间的正式类比[EAS Pub.系列，21，81（2006）]，被发现。根据这种类比，能量稳定性分析表明，后者模型的磁旋转不稳定性（MRI）的条件，对应于CRMHD中的交换不稳定性的条件，科里奥利项和剪切速度分别扮演曲率项和压力梯度的角色。利用EC方法，得到了旋转圆盘模型在可能存在非均匀磁场的情况下的稳定性条件。特别地，这表明除了MRI之外，MRI系统还可能经历另一种类似于扭结不稳定性的不稳定性。当磁场消失时，恢复了Rayleigh流体动力学稳定性条件.
2013-02-07 physics.plasm-ph
Statistical anisotropy of magnetohydrodynamic turbulence
采用高阶两点统计方法对有、无平均磁场时的衰减和受迫磁流体动力学（MHD）湍流进行了直接数值模拟。即使在整体各向同性的情况下，湍流也表现出相对于局部磁场方向的统计各向异性。一个平均磁场减少了平行场的动态，而在垂直方向上观察到一个逐渐过渡到二维MHD湍流与$k^{-3/2}$惯性范围缩放的垂直能谱。基于对数-泊松方法，$ζ_p=p/g^2 +1 -(1/g)^{p/g}$，一个不确定性模型，能够描述所观察到的结构功能缩放。
2003-06-05 physics.plasm-ph
Single-mode nonlinear Langevin emulation of magnetohydrodynamic turbulence
基于布朗运动的朗之万方程，我们提出了一个简单的模型，模拟了不可压缩磁流体动力学湍流中的一个典型模式，提供了几个关键性质的演示。模型方程符合冯·卡门衰减定律和柯尔莫哥洛夫对称性。我们主要集中在惯性范围模式的行为，虽然我们也试图包括一些大尺度模式的属性。不考虑耗散尺度。从该模型的结果进行比较，从出版的直接数值模拟的结果。
2018-05-12 physics.plasm-ph
Alternative derivation of exact law for compressible and isothermal magnetohydrodynamics turbulence
导出了充分发展的均匀可压缩磁流体力学（CMHD）湍流的精确规律。对于等温等离子体，在没有各向同性假设的情况下，精确的定律被表示为等离子体速度场、可压缩Alfvén速度和标量密度的函数，而不是以前工作中使用的Elsässer变量。理论结果表明，四种不同类型的条款，涉及的非线性级联的总能量在惯性范围内。每个类别的详细检查，特别是那些可以写为源或通量条款。最后，背景磁场$B_0$的作用是突出和不可压缩MHD（IMHD）模型的比较进行了讨论。这一点在检验空间等离子体数值模拟和现场观测的精确定律时尤为重要。
2017-11-15 physics.plasm-ph physics.space-ph
Decay laws for three-dimensional magnetohydrodynamic turbulence
三维磁流体动力学湍流的衰减规律是从高分辨率数值模拟中获得的，使用多达512^3个模式。
1999-03-17 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Exact law for homogeneous compressible Hall magnetohydrodynamics turbulence
在不作各向同性假设的情况下，推导了三维均匀可压缩等温霍尔磁流体力学（CHMHD）湍流的精确定律。霍尔电流示出引入新的通量和源项，其作用在小尺度（可比或小于离子趋肤深度）以显著影响湍流动力学。新的法律提供了一个准确的手段来估计第一次的能量级联率在一个广泛的范围内的尺度覆盖的MHD惯性范围和亚离子色散范围的三维数值模拟和{ \it原位}航天器观测可压缩湍流。这项工作是特别相关的天体物理流动，其中小规模的密度波动不能被忽略，如太阳风，行星磁层和星际介质（ISM）。
2017-07-28 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Energy cascade rate measured in a collisionless space plasma with MMS data and compressible Hall magnetohydrodynamic turbulence theory
利用磁层多尺度（MMS）航天器观测数据和最近导出的{ \it可压缩} Hall MHD湍流的精确定律，首次完整地估算了地球磁鞘中磁流体动力学（MHD）和亚离子尺度下的可压缩能量级联率$|\varepsilon_\text{C}|$.采用多航天器技术计算速度梯度和磁场梯度，然后计算出所有的关联函数。结果表明，当密度涨落相对较小时，$|\varepsilon_\text{C}|$在MHD尺度下与不可压缩类似物$|\varepsilon_\text{I}|$很好地一致，但在亚离子尺度下比$|\varepsilon_\text{I}|$大得多。对于较大的密度波动，在每个尺度上，$|\varepsilon_\text{C}|$都大于$|\varepsilon_\text{I}|$，并且其值显着高于较小的密度波动。我们的研究还表明，对于小的和大的密度波动，非通量项始终保持相对于通量项可以忽略不计，并且在亚离子尺度下对$|\varepsilon_\text{C}|$的主要贡献来自可压缩的霍尔通量。
2019-11-21 astro-ph.EP physics.plasm-ph
On the Existence of Fast Modes in Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence
通过对可压缩和不可压缩驱动条件下三维可压缩MHD湍流中快磁声模的存在性和性质进行了数值模拟。我们使用两种方法来确定快速模式的存在：仅基于空间变化的模式分解和所有波动的时空4D-FFT分析。后者的方法使我们能够量化的波动，满足色散关系的快速模式与有限的频率。总体而言，我们发现，通过时空4D FFT方法识别的快速模式在总波动功率中的比例对于几乎不可压缩的驱动是微小的，或者对于高度可压缩的驱动是~2%。我们讨论了我们的结果的影响，了解空间和天体物理等离子体中的可压缩波动。
2022-01-20 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Interplay between Alfvén and magnetosonic waves in compressible magnetohydrodynamics turbulence
使用时空谱，我们显示了直接的证据，在三维可压缩磁流体动力学湍流在小马赫数的磁声波和Alfvén波的激发。对于等离子体压力占主导地位的制度，或高$β$制度（与$β$之间的流体和磁压力的比率），并为磁压力占主导地位的制度，或低$β$制度，我们研究磁场波动平行和垂直于引导磁场$\textbf{B}_0$。在低$β$的情况下，我们发现可压缩和不可压缩的波动的激发，与转移的能量向Alfvénic模式，并在较小程度上对磁声模式。特别是，我们发现签名的存在下，快速磁声波的情况下兼容的弱湍流。在高$β$的情况下，快速和缓慢的磁声波，没有明显的痕迹阿尔文波，和一个显着的一部分能量是由二维湍流涡旋。
2018-10-07 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Three-dimensional simulation of the fast solar wind driven by compressible magnetohydrodynamic turbulence
利用三维可压缩磁流体动力学（MHD）模拟，我们再现了快速太阳风在一个直接和自洽的方式，基于波/湍流驱动的情况下。作为阿尔文扰动在其底部的自然结果，高度压缩和湍流波动产生，导致加热和加速的太阳风。功率谱和结构函数的分析表明，湍流的特点是它的不平衡（在向外阿尔芬波动的意义上）和各向异性的性质。密度波动起源于向外传播的阿尔芬波的参数衰减不稳定性，并在触发湍流的阿尔芬波反射中起着重要作用。我们的结论是，快速太阳风加热和加速的可压缩MHD湍流驱动的参数衰减不稳定性和合成阿尔芬波反射。
2019-07-19 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Sub-grid-scale model for studying Hall effects on macroscopic aspects of magnetohydrodynamic turbulence
本文提出了一个新的亚网格尺度模型，用于研究霍尔项对磁流体动力学湍流宏观方面的影响。虽然霍尔项使数值模拟非常昂贵的激发高波数系数，使磁流体动力学方程僵硬，磁流体动力学湍流的宏观方面与霍尔项一起研究是有意义的，因为这一项往往不仅影响子离子尺度，但也宏观尺度。为了克服这一困难，发展了一种新的亚离子尺度亚网格尺度霍尔磁流体动力学湍流大涡模拟模型。利用新模型进行的大涡模拟成功地再现了涡量和电流密度的能量和概率密度函数等统计性质，保持了Hall磁流体动力学湍流的一些固有性质。我们的新的亚网格尺度模型，使数值模拟均匀和各向同性霍尔磁流体动力学湍流与一个小的计算成本，提高了基本分辨率的LES进行与早期的模型，并保留离子-电子分离效应的霍尔项在网格尺度。
2020-12-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Proof of the zeroth law of turbulence in one-dimensional compressible magnetohydrodynamics and shock heating
第零定律是关于湍流的最古老的猜想之一，至今仍未得到证实。在这里，我们考虑一维可压缩磁流体力学的弱解，并证明缺乏平滑的字段引入了一个新的耗散项，称为惯性耗散，能量守恒的表达，既不是粘性的，也不是电阻性的。我们提出了精确的解决方案，假设运动粘度和磁扩散率是相等的，我们证明了相关的惯性耗散是积极的，平均等于平均粘性耗散率在小粘度的限制，证明了猜想的第零定律的湍流和存在的异常耗散。作为一个例子，我们评估的冲击加热所产生的不连续性探测旅行者在太阳风约5 AU。我们推导出一个加热率$\sim 10^{-18}$ J m $^{-3}$ s $^{-1}$，这是显着高于从湍流波动得到的值。这表明，无碰撞冲击可能是外层太阳风加热的主要来源。
2021-06-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Compressible Relativistic Magnetohydrodynamic Turbulence in Magnetically-Dominated Plasmas And Implications for A Strong-Coupling Regime
在这封信中，我们报告可压缩模式的影响，相对论磁流体动力学（RMHD）湍流坡印廷占主导地位的等离子体使用3维数值模拟。采用Cho & Lazarian（2002）的模式分解方法，将湍流中的涨落分解为快、慢和Alfvén三种MHD模式，并分别分析了它们的能谱和结构函数。分析了可压缩模态能量与Alfvén模态能量之比随其马赫数的变化关系。结果表明，可压缩模的比例不仅随Alfvén马赫数的增大而增大，而且随背景磁化强度的增大而增大，这表明在坡印廷主导的等离子体中，快模和Alfvén模之间存在强耦合，并出现了不同于非相对论MHD情形的新的RMHD湍流区.这一发现将影响通过假设Alfvénic临界平衡湍流获得的粒子加速效率，并将改变由非热电子产生的光子谱。
2016-10-17 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
General exact law of compressible isentropic magnetohydrodynamic flows: theory and spacecraft observations in the solar wind
磁流体动力学（MHD）湍流的各种形式的精确定律已被导出，无论是在不可压缩极限，或等温可压缩流动。在这里，我们提出了一个更一般的方法，使我们能够获得任何湍流等熵流（即，常数熵）。我们证明，已知的MHD精确的法律（不可压缩和等温）和新的（多变）的一个可以得到作为特定情况下的一般法律时，相应的封闭方程。我们还恢复了所有已知的流体动力学（HD）湍流（不可压缩的，等温的和多变的）从这个法律的限制${\bf B}=0$的确切法律。我们还表明，在这项工作中的两种形式（等温和多方）的MHD精确的法律利益之间的差异驻留在一些源项和明确的形式取决于内能的通量项。最后，我们将这两种形式的帕克太阳探测器（PSP）的数据在日光层内，以突出不同的封闭方程如何影响能量级联率估计。
2021-05-17 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
On triple correlations in isotropic electron magnetohydrodynamic turbulence
研究了三维各向同性电子磁流体动力学湍流中相关特性的演化。在惯性范围内，得到了涨落磁场各分量的纵向和横向两点三重关联与磁螺旋度和能量耗散率之间的普适精确关系。
2003-06-25 nlin.CD physics.plasm-ph
Scaling properties of three-dimensional magnetohydrodynamic turbulence
三维磁流体动力学湍流的标度特性是通过使用$512^3$模式对衰减湍流进行直接数值模拟来获得的。结果表明，湍流不遵循Iroshnikov-Kraichnan现象，在高电阻率情况下，结构函数呈现出明显的标度范围，标度指数$ζ_p$的绝对值。标度指数与修正的She-Leveque模型$ζ_p=p/9 + 1 - (1/3)^{p/3}$一致，对应于Kolmogorov标度，但片状几何的耗散结构。
1999-06-01 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
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
Generalized similarity in finite range solar wind magnetohydrodynamic turbulence
扩展或广义相似性是湍流的一个普遍存在但尚未得到很好理解的特征，它在有限尺度范围内实现。ULYSSES航天器在太阳极小期的太阳极地通过提供了在快速安静流的理想条件下太阳风中演变的各向异性磁流体动力学湍流的\textit{in situ}观测。我们发现一个单一的广义标度函数的特点，这种有限范围的湍流，是不敏感的等离子体条件。最近异常不活跃的太阳极小期--湍流波动的能量下降了$\sim 2$的一个因素--提供了对这种不变性的测试。
2009-11-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Turbulent drag reduction in magnetohydrodynamic and quasi-static magnetohydrodynamic turbulence
在流体动力学湍流中，大尺度注入的动能级联到惯性范围，导致恒定的动能通量。相反，在磁流体动力学（MHD）湍流中，一部分动能被转移到磁能。因此，对于相同的动能注入率，MHD湍流中的动能通量与其流体动力学对应物相比减小。这导致非线性项（$\la | ({\bf u}\cdot \nabla) {\bf u} | \ra$，其中${\bf u}$是速度场）和湍流阻力相对减弱，但MHD湍流中的速度场增强。我们使用流体动力学和MHD湍流的壳模型模拟来验证上述。准静态MHD湍流也表现出类似于MHD湍流的湍流阻力减小。
2020-04-13 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
Mathematical formulation of mode-to-mode energy transfers and energy fluxes in compressible turbulence
本文提出一种数学框架，用于计算可压缩湍流中的模态间能量传递速率与通量，捕获三元组能量守恒，分解为旋转、压缩和混合分量，并建立与不可压缩流动的类比，展示其普适性。
2025-08-06 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
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
Exact law for compressible pressure-anisotropic magnetohydrodynamic turbulence: toward linking energy cascade and instabilities
本文导出了可压缩压力各向异性磁流体动力学湍流的第一精确定律。对于一个gyrotropic压力张量，我们研究了双绝热的情况下，并显示存在新的通量和源项的确切法律，让人想起的等离子体不稳定条件，由于压力各向异性。霍尔长期示出，使离子尺度修正的确切法律，而不明确影响的压力项。在压力各向同性的限制，我们恢复所有已知的等温和多方封闭的结果。不可压缩极限的回旋系统导致的推广的Politano和Pouquet的法律，其中一个新的{ \it不可压缩}源项被发现，并反映了交流的磁场和动能与不再保守的内能。我们强调了新的法律提供的可能性，以调查湍流级联和不稳定性之间的潜在联系广泛观察到的实验室和天体物理等离子体。
2022-03-24 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Three Dimensional Pseudo-Spectral Compressible Magnetohydrodynamic GPU Code for Astrophysical Plasma Simulation
本文介绍了一个GPU加速的三维可压缩磁流体动力学代码的基准测试和缩放研究。该程序是根据Eugene Newman Parker的理论，着眼于解释宇宙和核聚变反应堆中大、中尺度磁场的产生。空间导数的代码是基于伪谱方法和时间求解器是显式的。通过OpenACC并行化和使用NVIDIA CUDA快速傅立叶变换库（cuFFT），以最少的代码更改实现GPU加速。NVIDIA的统一内存被用来实现GPU设备内存的超额订阅，以实现大型网格的无缝核外处理。我们的实验结果表明，GPU加速的代码是能够实现高达两个数量级的加速比相应的OpenMP并行，基于FFTW库的代码，在NVIDIA特斯拉P100 GPU。对于需要在GPU上进行核外处理的大型网格，我们在Tesla P100 GPU上看到了比基于FFTW的OpenMP代码快7倍的加速。我们还提出了不同的GPU架构上的GPU加速代码的性能分析-开普勒，Pascal和Volta。
2018-10-30 physics.comp-ph physics.plasm-ph
The third-order law for increments in magnetohydrodynamic turbulence with constant shear
本文将均匀不可压缩磁流体（MHD）湍流中三阶结构函数的理论推广到存在常速度剪切的情况。一个概括的通常的关系[Politano和Pouquet，物理评论E，57 - 21（1998）]之间的三阶结构函数和耗散率在稳定的惯性范围内的湍流，其中剪切起着至关重要的作用。特别地，剪切的存在导致三阶定律，其不是简单地与相对分离成比例。对实验室和空间等离子体的可能影响进行了讨论。
2009-07-21 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Self-organization of local streamline structures and energy transfer rate in compressible plasma turbulence
INAF - Institute for Space Astrophysics and Planetology（国家天体物理研究所）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Firenze（佛罗伦萨大学物理与天文系）
该研究通过模拟揭示了等离子体湍流中局部流线结构对能量传输的自组织作用，发现压缩波动的能量传输方向由体积压缩或膨胀决定。
2026-01-09 physics.plasm-ph physics.space-ph
Energy cascade rate in isothermal compressible magnetohydrodynamic turbulence
采用三维直接数值模拟方法研究了等温可压缩磁流体动力学湍流中的能量级联率。我们的分析是指导最近推导出的两点精确的法律，在这个问题中，通量，源，混合和混合条款。对于不同的初始亚音速马赫数$M_S$和不同的磁引导场${\bf B}_0$，研究了每一项的相对重要性。对能量级联率的主要贡献来自可压缩通量，其对磁引导场${\bf B}_0$的依赖较弱，不像其模量随$M_S$和${\bf B}_0$显著增加的其他项。特别是，对于强${\bf B}_0$的源项和混合项是占主导地位的小尺度几乎相同的幅度，但具有不同的符号。一个统计分析的基础上的SO（3）旋转群的各向同性分解产生虚假的结果存在的${\bf B}_0$相比，轴对称分解更适合的几何形状的问题。我们的数值计算结果进行了比较与以前的分析与现场测量的太阳风和地球磁鞘。
2018-07-21 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetohydrodynamic Turbulence: Chandrasekhar's Contributions \& Beyond
在1948-1955年期间，他写了四篇关于磁流体动力学（MHD）湍流的论文，这是该领域的第一批论文。在这些开创性的努力之后，该领域继续前进。本文将简要地介绍MHD湍流的重要工作，首先是从Eschrasekhar的工作开始。
2022-04-27 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.hist-ph
Spectral transfer and Kármán-Howarth-Monin equations for compressible Hall magnetohydrodynamics
我们推导了两种新形式的衰减可压缩霍尔磁流体动力学（MHD）湍流的Kármán-Howarth-Monin方程。我们测试他们的弱可压缩，二维，中等雷诺数霍尔MHD模拟的结果，并比较它们与各向同性频谱传输（ST）方程。由于边界条件的周期性，KHM和ST方程在整个模拟过程中自动满足，并具有互补的累积行为。它们在这里被用来分析湍流的开始及其充分发展时的性质。这些方法给出了等价的结果表征：在大尺度上的动能+磁能的衰减，MHD和霍尔跨尺度能量传递/级联，压力膨胀和耗散。当磁流体效应使能量接近离子惯性范围时，出现霍尔级联，并与重联电流片的形成有关。在稍后的时间，压力膨胀能量交换率在零附近振荡，当在其振荡的一段时间内平均时，对跨尺度能量转移没有净影响。一个减少的一维分析表明，所有这三种方法可能是有用的估计能量级联率从现场观测。
2021-04-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence: mode coupling, scaling relations, anisotropy, new regime and astrophysical implications
我们提出了数值模拟和探索可压缩磁流体动力学（MHD）湍流的标度和各向异性。我们的研究涵盖了在不同的马赫数的气体压力为主（高β）和磁为主（低β）等离子体。此外，我们提出了superAlfvenic湍流的结果，并讨论在何种方式下，它是类似于subAlfvenic湍流。我们描述了一种分离不同的磁流体动力学（MHD）模式（慢，快和阿尔芬）的技术，并将其应用到我们的模拟。结果表明，在高β和低β情况下，Alfven模和慢模都具有Kolmogorov谱（指数=-5/3）和尺度相关的Goldreich-Sridhar各向异性，而快模具有指数=-3/2和各向同性的谱.本文讨论了在不同区域由MHD湍流引起的密度涨落的统计特性。我们的发现涉及许多天体物理学的含义，从宇宙射线传播到伽马射线暴和恒星形成。特别是，我们表明，早期研究人员报道的湍流的快速衰减是不相关的压缩性和模式耦合MHD湍流。此外，我们发现，磁场增强和密度增强是轻微相关的。在AU尺度上解决部分电离星际气体的密度结构，我们表明，新的制度的MHD湍流，我们以前报告的不可压缩流持续可压缩湍流，因此可能会提供一个解释这些神秘的结构。
2003-07-03 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Compressible Sub-Alfvenic MHD turbulence in Low-beta Plasmas
本文提出了一个低β等离子体中可压缩亚阿尔芬等温磁流体动力学（MHD）湍流模型，并对其进行了数值检验，将MHD湍流分为三个不同的族--阿尔芬模、慢模和快模。我们发现，由Alfvenic湍流产生的慢模和快模被抑制。结果表明，在可压缩区域中的阿尔芬模式表现出与不可压缩区域相似的标度性和各向异性。慢模式被动地模仿阿尔芬模式。然而，快模式显示出各向同性和类似于声湍流的缩放。
2002-05-17 astro-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Observation of Turbulent Magnetohydrodynamic Cascade in the Jovian Magnetosheath
我们提出的第一个估计的能量级联率在木星的磁鞘（MS）。我们使用原位观测从木星极光分布实验（JADE）和磁强计调查（MAG）仪器搭载的朱诺号航天器，与最近的两个可压缩模型调查级联率的磁流体动力学（MHD）尺度。虽然在木星MS中观察到高水平的可压缩密度波动，但在MHD惯性范围内存在恒定的能量通量。在MHD范围内，当存在密度涨落时，可压缩等温和多变能量级联率增加。我们发现，在木星的磁鞘的能量级联率至少是两个数量级（100倍）小于相应的典型值在地球的磁鞘。
2023-01-31 astro-ph.EP physics.plasm-ph
Strong anisotropy in quasi-static magnetohydrodynamic turbulence for high interaction parameters
我们模拟强迫准静态磁流体动力学湍流和调查的各向异性，能谱和能流，特别是大的相互作用参数（$N$）。我们表明，能量谱的角度依赖性是很好的量化使用勒让德多项式。对于大的$N$，能谱是指数的。我们的直接计算的能量通量揭示了一个逆级联的能量在低波数，类似于在二维湍流。我们观察到中度$N$（$N \sim 20$）的流动为二维（2D），而$N \ge 27$的流动为二维-3C型。在我们的强制模拟中，从2D到2D-3C的转变发生在比Favier等人更高的$N$值处，[“On the two-dimensionalization of quasistatic magnetohydrodynamic turbulence，”Phys. Fluids 22，075104（2010）]，他们采用衰减模拟。
2014-02-14 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Variable energy flux in quasi-static magnetohydrodynamic turbulence
实验和数值模拟表明，随着外部磁场或等效相互作用参数的增大，磁流体动力学湍流在准静态极限下的能谱偏离Kolmogorov $k^{-5/3}$谱.为了解释这一现象，我们构建了一个解析湍流模型与可变的能量通量，由于洛伦兹力引起的耗散。使用我们的模型计算的能谱的各种相互作用参数与早期的实验和数值结果定性一致。
2013-04-25 nlin.CD physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Energy Cascade and Damping in Fast-Mode Compressible Turbulence
该研究利用高分辨率动力学模拟证明，强非线性可压缩湍流在相位陡化产生激波时仍保持能量级联，且MHD尺度阻尼符合渡越时间阻尼理论。
2025-09-29 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Nature and Scalings of Density Fluctuations of Compressible MHD Turbulence with Applications to the Solar Wind
太阳风是一种磁化的、湍流的等离子体。它的湍流通常由阿尔夫维尼克波动主导，并且通常被认为在远离太阳的地方几乎不可压缩，如1AU附近的现场测量所示。然而，对于更靠近太阳的太阳风，等离子体$β$减小（通常低于1），而湍流马赫数$M_t$增加（可以接近1，例如，跨音速波动）。这些条件可能会产生明显更强的可压缩效应，其特征是密度波动增强，正如几次空间飞行任务所看到的那样。本文对湍流进行了一系列三维MHD模拟，以了解可压缩湍流的性质，特别是密度波动的产生。我们发现，在等离子体$β$、交叉螺旋度和多方指数的很宽的参数空间范围内，湍流密度涨落的尺度线性地作为$M_t$的函数，其尺度系数对参数的依赖性很弱.此外，通过详细的时空分析，我们表明，密度波动是由低频非线性结构，而不是可压缩MHD本征波。这些结果对于理解可压缩湍流如何有助于太阳附近的太阳风加热可能是重要的。
2022-07-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A constrained-transport embedded boundary method for compressible resistive magnetohydrodynamics
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Orchard Numerical；General Fusion
本文提出了一种用于可压缩电阻磁流体动力学的受限传输嵌入边界方法，通过有限体积法和鬼体方法实现任意形状边界，并验证了其在不同条件下的收敛性。
2026-01-07 astro-ph.IM physics.comp-ph physics.plasm-ph
Spatio-Temporal Energy Cascade in Three-Dimensional Magnetohydrodynamic Turbulence
该研究提出波数-频率空间的尺度分解新方法，通过三维磁流体动力学湍流模拟揭示低频磁涨落的逆级联及能量库作用，为湍流时空特性提供新见解，或解释太阳风低频湍流涨落的起源与作用。
2024-11-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Role of cross helicity in magnetohydrodynamic turbulence
采用高分辨率直接数值模拟方法研究了强不可压三维磁流体动力学湍流。模拟结果表明，配置空间的特点是由区域的积极和消极的交叉螺旋度，对应于高度对齐或反对齐的速度和磁场波动，即使当平均交叉螺旋度为零。为了阐明交叉螺旋度的作用，在交叉螺旋度不为零的不平衡区域获得湍流的谱和结构。当在正和负交叉螺旋度区域上平均时，结果与平衡湍流的模拟一致。对所得结果进行了分析解释。
2009-01-16 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic turbulence and propagation of cosmic rays: theory confronted with observations
宇宙线的传播是由星际湍流的性质决定的。星际介质的多相性和驱动机制的多样性导致了湍流特性的空间变化。与此同时，精密的天体粒子实验对传统的宇宙射线（CR）均匀和各向同性输运理论提出了挑战。在粒子输运和星际湍流研究相互碰撞的背景下，我们为CR传播研究开辟了一个新的领域。在这里，我们回顾了我们最近的发展的理解磁流体动力学（MHD）湍流及其连接的基本过程，宇宙射线传播，粒子输运的不同制度，这是增强与观测发现和分析，从多波长观测。
2021-09-18 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Towards a Simple Model of Compressible Alfvenic Turbulence
本文研究了磁化系统中一个简单的无碰撞、耗散、可压缩MHD湍流模型。与更熟悉的湍流范例相反，耗散来自朗道阻尼，通过非线性进入，并分布在所有尺度上。该理论预测，两个不同的制度或阶段的湍流是可能的，这取决于陡峭的阻尼系数（m_1/m_2）的比率。对于强阻尼（|m_1/m_2| <1），预测了平滑的流体动力学湍流的状态。为|m_1/m_2|>1，在水动力极限下不存在稳态湍流。相反，预测的是尖峰状的小尺度结构。
1997-07-26 adap-org astro-ph nlin.AO
Temporal Properties of the Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence
针对可压缩MHD湍流时间特性这一未解问题，本研究提出三种MHD模色散关系的洛伦兹展宽可解释其频谱特征，揭示了展宽宽度与波数的标度关系及与能量级联的关联，为该领域研究提供新视角。
2023-10-05 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Wave turbulence in magnetohydrodynamics
本章主要回顾了近二十年来在不可压缩和可压缩情况下磁化等离子体（MHD、Hall MHD和电子MHD）中波动湍流的研究进展。重点是均匀和各向异性湍流，通常提供了最好的理论框架，调查空间和实验室等离子体。行星际介质和太阳大气作为两个例子的介质中的各向异性波湍流是相关的。波湍流的最重要的结果报告和讨论的背景下，空间和模拟磁化等离子体。重要的问题和可能的虚假解释最终进行了讨论。
2012-01-06 astro-ph.SR nlin.CD physics.plasm-ph
Energy transfer in compressible magnetohydrodynamic turbulence
磁场、压缩性和湍流是许多地球和天体物理过程中的重要因素。虽然能量动力学，即能量是如何转移内和之间的动力和磁水库，以前已经研究了不可压缩的磁流体动力学（MHD）湍流的背景下，我们扩展壳到壳的能量转移分析的可压缩制度。我们推导出四个新的传递函数，特别是捕获压缩性的影响，在动能和磁级联，并捕获通过磁压力的能量交换。为了说明他们的可行性，我们执行和分析四个模拟驱动等温MHD湍流在亚和超声速制度与两个不同的代码。一方面，我们的分析揭示了跨政权和数值方法的鲁棒特性。例如，个别尺度之间的能量转移是本地和向前的两个级联与磁级联是强于动能。与叶栅相比，与磁张力和磁压力相关的转移不那么局部化，并且更弱。我们没有发现明显的非本地转移的证据。另一方面，我们表明，某些功能，例如，磁能级联的压缩分量表现出更复杂的行为，其随状态和数值方法而变化。在建立了可压缩状态下的分析基础之后，该方法现在可以应用于研究更广泛的参数空间。
2017-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Small-amplitude Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence Modulated by Collisionless Damping in Earth's Magnetosheath: Observation Matches Theory
本研究利用Cluster卫星数据首次观测证实无碰撞阻尼调制地球磁鞘中小振幅可压缩MHD湍流，分解三种模式并揭示其对各向异性的影响，观测与理论相符。
2024-02-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Spatiotemporal Properties of Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence from Space Plasma
Institut für Physik und Astronomie, Universität Potsdam（波茨坦大学物理与天文学研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Institute of Science and Technology for Deep Space Exploration, Nanjing University（南京大学深空探测科学与技术研究院）；Shandong Key Laboratory of Space Environment and Exploration Technology, Institute of Space Sciences, School of Space Science and Technology, Shandong University（山东大学空间科学与技术学院空间科学研究所空间环境与探测技术山东省重点实验室）；Universität Potsdam（波茨坦大学）
利用多航天器极化模式分解技术，首次定量评估了可压缩MHD湍流中所有本征模的非线性频率展宽，发现慢模存在弱-强湍流转变，而快模保持弱湍流。
2026-07-02 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
Dynamic Alignment in Driven Magnetohydrodynamic Turbulence
最近的分析预测的动机，我们报告的数值证据表明，在驱动不可压缩磁流体动力学湍流的磁场和速度场的波动局部倾向于调整其极化方向。这种动态对准在较小尺度下更强，偏振之间的角度失配随着尺度λ近似为θ_λ~ λ^{1/4}而减小。这可以自然地导致非线性相互作用的减弱，并为在强磁化湍流的数值实验中观察到的能谱E（k）~ k^{-3/2}提供解释。
2006-12-21 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Statistical Theory of Magnetohydrodynamic Turbulence: Recent Results
在这篇综述文章中，我们将描述磁流体力学（MHD）湍流统计理论的最新发展。Kraichnan和Iroshnikov首先提出了一种MHD湍流现象，其中Alfven时间尺度占主导地位，能谱E（k）与k^{-3/2}成正比。在过去的十年中，许多数值模拟表明，谱指数接近5/3，这是柯尔莫哥洛夫的流体湍流指数。我们回顾了最近的理论结果的基础上各向异性和重整化群支持柯尔莫哥洛夫标度的MHD湍流。傅立叶模态之间的能量传递、能流和壳-壳能量传递是MHD湍流中的重要物理量。我们报告最近在这方面的数值和场论结果。这些量的作用在磁场放大（发电机）进行了讨论。对磁螺旋度在湍流演化中的作用有了新的认识。最近有趣的结果在磁流，大涡模拟，壳模型的磁流体力学也包括在内。
2004-04-26 astro-ph cond-mat.stat-mech nlin.CD
