Kink instability of flux ropes in partially-ionised plasmas
该研究针对部分电离等离子体中的磁通量绳扭结不稳定性展开，发现部分电离会加快不稳定性非线性阶段起始、提升内能增幅与升温速率，使色球磁通量绳动力学更具爆发性，为理解微暗条喷发等小尺度色球结构的作用提供关键依据。
2024-09-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Collisional ionisation and recombination effects on coalescence instability in chromospheric partially ionised plasmas
该研究通过双流体模型2.5维模拟，探究太阳色球部分电离等离子体中碰撞电离与复合对等离子体团聚并不稳定性的影响，发现该过程虽减缓聚并、稳定电流片，但重联速率仍比同密度完全电离等离子体高约1.2倍。
2022-05-23 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Dissipative instability in a partially ionised prominence slab
本文研究了不可压缩极限下充满部分电离等离子体的凸平面线中耗散不稳定性的性质。部分电离的重要性进行了调查的电离因子和波长的波在板中传播。为了突出部分电离的作用，我们构建了模型，描述了我们可以在日珥精细结构中遇到的各种情况。匹配的解决方案的速度和总压力的横向分量之间的界面突出板和周围的等离子体，我们推导出的色散关系，其虚部描述的不稳定性的演变。结果在弱耗散极限下得到。我们用单流体和双流体近似方法研究了日珥暗羽流的不稳定现象。我们发现，耗散不稳定性出现的流速小于开尔文-亥姆霍兹不稳定阈值。不稳定性的发生是由平衡流强度，等离子体的电离因子，波的波长和离子中性碰撞率。对于一个给定的波长和电离度更接近中性气体，传播波变得不稳定的一个窄带的流速，这意味着中性有一个稳定的效果。我们的研究结果表明，部分电离的等离子体描述突出的黑暗羽流变得不稳定，只有在一个双流体（带电粒子中性粒子）模型，即周期小于离子中性碰撞时间。本研究提高了我们对太阳能电池的稳定性和部分电离在不稳定等离子体中的作用的理解。在讨论不稳定性的性质时，我们证明了双流体近似的必要性：在单流体近似中的波表现出很大的稳定性。
2017-03-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Dissipative instabilities in a partially ionised prominence plasma slab: II. The effect of compressibility
本研究涉及的耗散不稳定性，出现在一个可压缩的部分电离的等离子体板嵌入在一个均匀的磁场，模拟太阳能电池的等离子体的状态。在部分电离等离子体中，主要的耗散效应是考林电阻率。板块外的区域（模拟日冕）是完全电离的，耗散的主要机制是粘性。扩展的磁流体动力学（MHD）方程的解析解被发现内部和外部的板和解决方案相匹配的边界处的板。的色散关系推导和解决方案被发现解析在细长板的限制，而出现的不稳定性的必要条件进行了研究，数值为整个参数空间。我们的研究集中在可压缩性对不稳定性的产生和演化的影响。我们发现，可压缩性降低了阈值的平衡流，波可以是不稳定的，到一个水平，这是可比的内部尖点速度，这是相同的顺序的流速，目前在太阳能电池中观察到。我们的研究只涉及慢波，因为这些是最有可能变得不稳定的扰动，然而，不稳定的时间尺度被发现是相当大的范围从$10^5$-$10^7$秒。它是确定的不稳定性阈值进一步影响的中性粒子的浓度和电晕的粘性的强度。有趣的是，后两个方面具有相反的效果。我们的数值分析表明，平衡流，中性粒子和色散之间的相互作用可以大大改变波的性质。
2017-11-27 astro-ph.SR
Mode conversion of two-fluid shocks in a partially-ionised, isothermal, stratified atmosphere
低层太阳大气的等离子体主要由中性粒子组成，而高层太阳大气主要是电离粒子和电子。因此，在太阳大气中向上传播的激波会经历一个过渡，在这个过渡中，主要的流体要么是中性的，要么是电离的。向上传播的激波也会经过声速和阿尔文速度相等的点。在这一点上，声冲击的能量可以分为快速和慢速分量。能量在两种模式之间如何分配取决于磁场的角度。本文研究了重力层结大气中中性和电离物质的分离。两种流体的影响的结构上的冲击后模式转换和摩擦加热的作用被量化为不同水平的碰撞耦合。采用（P \underline{I} P）程序对等温、部分电离大气中激波变陡过程进行了双流体数值模拟。碰撞系数的变化，以调查的制度，其中等离子体和中性物种的弱，强和强耦合。由中性和电离物质承载的压缩波的传播速度不同，因此当等离子体试图比中性物质传播得更快时，在两种物质之间产生速度漂移。这对于快速模式冲击是最极端的。我们发现，碰撞系数急剧改变系统中存在的功能，特别是模式转换的高度，类型的冲击存在，和有限的冲击宽度所产生的双流体效应。在有限耦合区，快模激波宽度可以超过压力标度高度，导致在太阳低层大气中可以观测到新的双流体效应。
2020-04-06 astro-ph.SR physics.space-ph
Alfven Waves in Partially Ionised Solar Steady-State Plasmas
The University of Sheffield（谢菲尔德大学）；King Khalid University（国王哈立德大学）
本文采用双流体模型结合解析色散分析与数值求解，研究存在带电、中性粒子稳态场向流动的部分电离太阳等离子体中的阿尔文波特性，揭示流动对波属性的调制效应及模式转换条件。
2025-11-13 astro-ph.SR
Dissipative instability in partially ionised prominence plasmas
我们调查的性质耗散不稳定的边界（这里看到的切向不连续）之间的粘性日冕和部分电离的突出等离子体在不可压缩的限制。的部分电离的重要性进行了研究的电离分数。匹配的解决方案的速度和总压力的横向分量在日珥和日冕等离子体之间的接口，我们推导出一个色散关系，其虚部描述的不稳定性的演变。结果在弱耗散极限下得到。使用简单的分析方法，我们表明，耗散不稳定性出现低于开尔文-亥姆霍兹不稳定阈值的流速。虽然粘度倾向于使等离子体不稳定，但部分电离（通过考林电阻率）的效果将起到稳定界面的作用。对于更接近中性气体的电离度，对于更大的平衡流量值，界面将不稳定。在研究双折射和暗羽流之间界面的不稳定现象时，也采用了同样的原理。在这种情况下出现的不稳定模式有一个非常小的增长率和耗散不稳定性不能解释羽流的外观。本研究提高了我们的理解的复杂性的动力学过程在太阳能电池和太阳日冕的接口，部分电离的作用可以对等离子体的稳定性。我们的研究结果清楚地表明，部分电离的问题引入了新的方面的等离子体的稳定性与后果的演变的太阳能电池。
2015-03-26 astro-ph.SR
Partially-ionised two-fluid shocks with collisional and radiative ionisation and recombination -- multi-level hydrogen model
本研究基于植入多能级氢模型的双流体PIP代码，模拟太阳色球层典型环境下的部分电离慢模激波，发现非平衡电离导致激波温度更低、压缩更强，指出用Rankine-Hugoniot条件推断低层大气激波性质可能有误。
2023-08-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Solar Hard X-ray Source Sizes in a Beam-Heated and Ionised Chromosphere
太阳耀斑的硬X射线（HXR）是由加速的电子与致密的色球等离子体相互作用产生的韧致辐射。使用拉马迪高能太阳光谱成像仪（RHESSI）进行的HXR观测表明，HXR源的高度比标准碰撞厚目标模型（CTTM）预测的高3-6倍。已经提出了几种可能的解释，包括耀斑环的多线程性质，俯仰角散射和磁镜像。然而，沿电子束路径的非均匀电离（NUI）结构尚未被充分探索作为该问题的解决方案。与中性等离子体相比，已知电离等离子体在产生非热韧致辐射HXR方面效果较差。如果峰值HXR发射是在色球层内的局部电离区域中产生的，则发射的强度将优先在该峰值周围降低，从而导致更扩展的源。由于这种效应，以及在上部色球层中的相关密度增强，将电子束注入部分电离的等离子体中应导致HXR源相对于中性目标基本上更垂直地延伸。在这里，我们提出的CTTM的修改，考虑到本地化形式的色球NUI和增加的目标密度的结果。我们发现50千电子伏的HXR源的宽度，有和没有包括一个局部电离区域，约3微米和约0.7微米，分别。这有助于提供一个理论上的解决方案，目前开放的问题，过度扩展的HXR源。
2014-11-19 astro-ph.SR
Simulations of the Biermann battery mechanism in two-fluid partially ionised plasmas
在没有初始种子的情况下，非理想感应方程的比尔曼电池项充当产生弱磁场的源。然后，这些场通过发电机机制被放大。开尔文-亥姆霍兹不稳定性是一种流体现象，发生在许多天体物理场景中，可以触发比尔曼电池和发电机过程的作用。我们的目的是调查的效果，电离程度的等离子体和带电和中性物种之间的相互作用上的产生和放大的磁场在不同阶段的不稳定性。我们使用数值代码Mancha-2F中实现的双流体模型。我们从没有初始磁场的配置开始进行2D模拟，由于速度剪切，该配置是不稳定的。我们改变了电离度的等离子体，我们分析的作用，不同的碰撞项包括在模型的方程中发挥的不稳定性的演变和产生的磁场。我们发现，当没有碰撞耦合被认为是两种流体之间，比尔曼电池机制的效果不依赖于电离程度。然而，当考虑到弹性碰撞时，磁场的产生随着电离程度的降低而增加。如果考虑电荷交换过程，这种行为会略有增强。我们还发现了一个依赖于两种流体之间的耦合度的依赖关系的等离子体的总密度。随着总密度的增加，从双流体模型的结果收敛到单流体模型的预测。
2021-04-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph
MHDSTS: a new explicit numerical scheme for simulations of partially ionised solar plasma
在部分电离的太阳大气中等离子体与磁场的相互作用经常通过单流体近似来模拟，这对于强耦合碰撞介质的情况是有效的，例如太阳光球层和低色球层。根据单流体形式主义的主要非理想效应描述的一系列额外的条款，在广义感应方程和能量守恒方程。这些效应是：欧姆扩散、双极扩散、霍尔效应和比尔曼电池效应。从单流体方程的数值解的角度来看，当双极扩散或霍尔效应占主导地位时，可能会对积分时间步长产生严格的限制，并可能损害数值方案的稳定性。在本文中，我们介绍了两个数值方案，以克服这些限制。其中第一个被称为超级时间步进（STS），它的目的是克服双极扩散项占主导地位时所施加的限制。第二种方案被称为霍尔扩散方案（HDS），当霍尔项占主导地位时使用。这两种数值技术可以一起使用，通过应用斯特朗算子分裂。本文介绍了STS和HDS计划在单流体程序Mancha3D中的实现。这些方案的验证提供了一套数值试验的数值分析的解决方案与比较。
2018-03-13 astro-ph.SR
The formation and evolution of reconnection-driven slow-mode shocks in a partially ionised plasma
慢模MHD激波在磁重联中的作用对于能量转换和输运是非常重要的，但在许多天体物理等离子体中，等离子体并不完全电离。在本文中，我们调查，使用数值模拟，质子-电子电荷-中性流体和中性氢流体之间的碰撞耦合的作用，在恒定的压力和密度的背景状态下发起的磁场的不连续性的一维黎曼问题。在磁流体极限下，该系统的特征在于两种波：快模式稀疏波，其驱动流向慢模式磁流体冲击。系统演化经历了初始、弱耦合、中间耦合和准稳态四个阶段。初始阶段的特征是一个超压的中性区域，该区域以爆炸波的特征膨胀。在后期阶段，系统趋向于自相似解，其中主要的漂移速度集中在冲击波阵面的薄区域。由于系统的性质，当与导致中性流体膨胀以形成激波前兆的纯流体动力学激波相比时，中性流体被激波超压。一旦激波阵面形成，它的厚度与电离分数的-1.2次方成正比，这是一个比从简单的标度参数天真地预期的指数更小的指数。一个有趣的结果是，激波阵面是一个连续的过渡的物理变量的亚音速上游的激波阵面（一个c-激波）的物理变量的急剧跳跃，然后由一个松弛的下游值的超音速上游速度（一个j-激波）。由穿过冲击波阵面的速度漂移引起的摩擦加热可以达到参考磁能的大约百分之二。
2016-10-26 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Dynamics of coronal rain and descending plasma blobs in solar prominences: I. Fully ionised case
对活动区域和边缘的观测经常显示出冷的、致密的团块以小于自由降落的加速度下降。本文用一个简单的完全电离等离子体模型研究了这些凝结落在日冕中的动力学。我们发现，一个沉重的凝聚的存在下，引起了一个动态的重新安排的日冕压力，导致在形成一个大的压力梯度，反对重力。最终，压力梯度变得如此之大，以至于斑点加速度消失或甚至指向上方。然后，团块下降的特征在于初始加速阶段，随后是基本恒定的速度阶段。这两个阶段可以在已发表的日冕雨事件的时间-距离图中确定。无论是第一阶段的持续时间和获得的速度的斑点增加的斑点冠状密度的比值较大的值，较大的斑点质量，和较小的冠状温度。密集的斑点的特征是可检测到的密度增长（在我们的计算中高达60%），以及其下部密度的陡峭化，这可能导致激波的形成。它们还发射声波，这些声波可以被检测为具有100 s量级的周期并且持续几个到大约十个周期的小强度变化。最后，下落路径的曲率仅在非常密集的团块沿着倾斜的磁场线下落时才相关。
2013-11-04 astro-ph.SR
Hydromagnetic Waves in Weakly Ionised Media. I. Basic Theory, and Application to Interstellar Molecular Clouds
本文对弱电离系统中的MHD波和不稳定性进行了全面的研究，星际分子云我们确定所有的临界波长的扰动，可持续波模式可以从根本上改变（因此可以其衰减率），和各种不稳定性存在或不存在。这些临界波长对于理解MHD波（或湍流）对分子云结构和演化的影响至关重要。根据相对于磁场的传播角度和云的物理参数，存在波不能维持的波长范围。然而，对于其他传播方向或模型云的不同属性，可能存在所有波长的一些波模式。对于一个典型的云，磁驱动的双极扩散导致大多数短波长波（或湍流）可能具有的对重力的任何支持被移除，而重力驱动的双极扩散开始并导致云碎片成恒星大小的质量，正如三十年前Mouschovias首次提出的那样-一个恒星形成的单阶段碎片理论，与分层碎片图片不同。相速度，衰减时间，和本征矢量（中性粒子和等离子体的密度和速度，以及磁场的分量）被确定为扰动的波长的函数，并进行物理解释。与非线性的分析或数值计算的结果比较，发现良好的协议，并获得信心的分析，线性的方法来探索难以通过数值模拟研究的现象。模式分裂和模式合并，这是不可能在单流体系统的线性扰动，自然发生在多流体系统。
2011-03-30 astro-ph.SR
Diagnostics of plasma ionisation using torsional Alfén waves
利用最近观测到的扭转阿尔文波在太阳耀斑，我们确定的电离状态的等离子体考虑到阿尔文波传播的部分电离的日珥等离子体。我们推导了波的演化方程，并将解析解与观测结果进行了比较，以确定中性粒子的数密度。使用一个单一的流体等离子体近似，其中波阻尼提供的考林电阻率，我们研究的时间演化的波。通过将方程的解与观测数据（周期、振幅、传播速度）进行比较，我们确定了考林电阻率的值，这使我们得出了部分电离等离子体中中性粒子数量的结论，这是一个无法直接或间接测量的数量。我们的研究结果表明，阻尼扭转阿尔文波是一个理想的诊断工具的电离状态的等离子体。利用一个简单的模型，我们发现在扭转阿尔文波的观测温度下，中性粒子的数量级为$5\times 10^{10}$ cm $^{-3}$。
2020-02-19 astro-ph.SR
Two fluid dynamics in solar prominences
本研究利用三条不同元素的谱线观测太阳日珥，分析电离与中性流体的速度差异，发现二者动力学行为整体接近，仅在特定位置或时刻存在局域化解耦迹象。
2023-11-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Effective Viscosity, Resistivity, and Reynolds Number in Weakly Collisional Plasma Turbulence
本研究通过MMS观测和PIC模拟，提取弱碰撞等离子体湍流的有效黏性、电阻率及雷诺数，将宏观湍流与微观等离子体特性联系起来。
2023-09-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Wave-particle equilibria with heavy ions in weakly collisional space plasmas
Universidad de Chile（智利大学）；University College London（伦敦大学学院）；Comisión Chilena de Energía Nuclear（智利核能委员会）；Universidad Andres Bello（安德斯贝洛大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）
研究重离子与电磁波相互作用如何塑造速度分布函数，并影响电磁波色散关系。通过Boris算法模拟重离子运动，结合ALPS代码推导色散关系，揭示波-粒子平衡的稳态特性。
2026-03-23 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasma Emission Induced By Electron Beam in Weakly Magnetized Plasmas
以往对束流驱动等离子体发射过程的研究主要针对非磁化等离子体。在这里，我们提出了全动力学电磁粒子模拟研究在弱磁化等离子体的太阳日冕条件下的过程。通过经典的尾部凸点不稳定性激发的主模是束朗缪尔（BL）模。其他模式包括由电子回旋共振不稳定性激发的哨声（W）模式、包括具有较小波数$k$的超光速Z模式分量和具有较大$k$的热朗缪尔分量的广义朗缪尔（GL）波、以及等离子体发射的基波（F）和谐波（H）分支。对不同质量和温度比的电子和质子的进一步模拟表明，GL模和两个逃逸模（F和H）与BL模的强度呈正相关，支持它们是通过BL模参与的非线性波-波耦合过程激发的。我们认为，占主导地位的过程是初级BL模式的衰减。这与等离子体发射的标准理论是一致的。然而，不能完全排除F发射的Z+W $\rightarrow$ O-F聚结过程的其他可能性。
2022-01-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Stability of two-fluid partially-ionised slow-mode shock fronts
磁流体动力学（MHD）冲击波阵面可以不稳定到扰动不稳定，这导致扰动冲击波阵面随着时间变得越来越波纹。一个理想的MHD平行激波（其中速度和磁场是一致的）是无条件不稳定的不稳定性，而理想的流体动力学（HD）对应的是无条件稳定。对于部分电离的介质（例如太阳色球层），流体动力学和磁流体动力学物种共存，系统的稳定性尚未研究。在本文中，我们进行了数值模拟的两流体部分电离激波阵面的不稳定性研究的稳定性条件，并比较HD和MHD模拟的结果。我们的模拟包括一个初始稳定的二维平行激波遇到一个局部上游密度扰动。在MHD中，这种扰动导致不稳定的激波阵面，并且激波阵面随时间增长。我们发现，对于双流体模拟，中性物种可以起到稳定激波阵面的作用。通过参数研究，分析了激波阵面稳定和不稳定的条件。我们发现，对于很弱耦合或很强耦合的部分电离系统，冲击波阵面是不稳定的，因为系统趋向于MHD。然而，对于有限耦合，我们发现中性粒子可以稳定激波阵面，并在中性粒子中产生包括激波通道在内的新特征。我们推导出一个方程，涉及稳定的波长范围的离子中性和中性离子耦合频率和马赫数。应用这种关系的阴影闪光得到一个稳定的波长范围在0.6和56公里之间的估计。
2021-06-08 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Asymmetric Magnetic Reconnection in Weakly Ionized Chromospheric Plasmas
太阳色球层中磁重联的现实模型必须考虑到等离子体是部分电离的，并且在任何两个经历重联的磁通量束内的等离子体条件可能不相同。当新出现的通量与先前存在的上覆通量相互作用时，色球层中可能发生不对称重联。我们提出了2.5D模拟弱电离的非对称重联，反应等离子体的磁场强度，离子和中性密度，温度是不同的，在每个上游区域。等离子体和中性成分分别演化，以允许非平衡电离。在以前的色球重联模拟中，电流片变薄到中性离子平均自由程的尺度，离子和中性流出强烈耦合。然而，离子和中性流入是不对称解耦的。在磁不对称的情况下，中性粒子从弱场（高密度）上游区域穿过电流片进入强场上游区域的净流动是由中性压力梯度引起的。因此，与外流一起拖曳的中性粒子更有可能来自弱场区域。霍尔效应导致发展的特征四极磁场修改的不对称性，但X点的几何形状预期在霍尔重联不会发生。所有的模拟显示了初始层流阶段后的等离子体团的发展。
2015-04-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Multi-fluid simulations of chromospheric magnetic reconnection in a weakly ionized reacting plasma
本文首次对弱电离反应等离子体中色球磁重联进行了自洽多流体模拟。我们模拟了Harris电流片中的二维磁重联，数值模型包括离子-中性散射碰撞、电离、复合、光学薄辐射损耗、碰撞加热和热传导。在由此产生的撕裂模式重联中，中性流体和离子流体从重联位点的上游解耦，在重联区域中产生过量的离子，因此产生电离不平衡。在重联区的离子复合，结合Alfvénic流出，快速地从重联位点移除离子，导致快速重联速率独立于Lundquist数。除了允许快速重联，我们发现，这些非平衡的部分电离效应导致的非线性二次撕裂不稳定性的发病在较低的Lundquist数的值比已经发现在完全电离plasma.These模拟提供的证据表明，磁重联在色球可能是负责喷射状的瞬态现象，如针状和色球射流。
2012-10-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Higher-order moment convergent method in weakly anisotropic plasma and the NLVFP code for solution of the 0D-2V Vlasov-Fokker-Planck equation
针对聚变与空间等离子体的非平衡非线性特性，提出基于球谐函数耦合金函数的高阶矩收敛方法，开发NLVFP代码求解0D-2V VFP方程，可守恒物理量并满足H定理，适用于弱各向异性等离子体模拟。
2025-02-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Mechanism for the efficient homogeneous nucleation of ice in a weakly-ionized, ultra-cold plasma
提出了在冷的弱电离等离子体中快速观察到的冰尘均匀成核依赖于快电子撞击水分子形成氢氧化物（OH $^-$）。由于水分子的高偶极矩，这些OH $^{-}$离子吸引中性水分子，因此形成（OH）$^{-}$（H $_{2}$ O）$_{n}$形式的水合物。水合物在寒冷的环境中不断生长，成为宏观的冰粒。这些冰粒由于电子撞击而带负电，因此继续吸引水分子。因为氢氧化物是负离子，与正离子不同，它不会因与等离子体电子碰撞而遭受复合损失。与正离子的电离是最小的，因为正离子数量很少（弱电离），并且由于与冷背景气体处于热平衡而移动缓慢。
2022-07-30 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Propagation of waves in weakly ionized two-fluid plasmas. II. Nonlinear Alfvénic waves
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Institut d’Aplicacions Computacionals de Codi Comunitari (IAC3)（社区代码计算应用研究所）
采用双流体模型研究霍尔电流和离子-中性粒子弹性碰撞对弱电离等离子体中线性/圆极化横波传播的影响，推导阻尼和加热率的解析表达式，并通过数值模拟揭示非线性密度扰动和整体流与有质动力及离子-中性相互作用能量耗散的关系。
2026-05-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Ion-neutral decoupling in the nonlinear Kelvin--Helmholtz instability: Case of field-aligned flow
非线性磁Kelvin-Helmholtz不稳定性（KHi）及其引起的湍流现象出现在许多天体物理系统中。这包括局部等离子体条件使得等离子体不完全电离的那些系统，例如在较低的太阳大气和分子云中。在部分电离的系统中，流体通过在特征频率下发生的碰撞耦合，因此中性和等离子体物质对于足够高的频率动力学变得解耦。在这里，我们针对一个系统对非线性KHi进行了高分辨率的2D双流体模拟，该系统穿越了解耦流体和耦合动力学之间的动态尺度。我们发现了一些有趣的现象，包括存在的密度耦合是独立的速度耦合。使用这些模拟，我们分析的加热速率，和两个政权出现。首先是一个制度，其中的中性流是去耦的磁场，其特征在于与一个恒定的加热速率，然后在较大的尺度上的强耦合近似保持和加热速率。在大尺度下，KHi层宽度为$-2$的幂。模拟中存在能量级联，但摩擦加热的性质意味着加热速率由湍流运动的最大尺度决定，这一事实对理解多流体系统中的湍流耗散具有影响。
2019-07-29 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Magnetic Reconnection in a Weakly Ionized Plasma
部分电离等离子体中的磁重联是一种普遍存在的现象，从实验室到星系际尺度，但它仍然知之甚少，研究相对较少。在这里，我们提出了一个自洽的多流体模拟的磁重联在弱电离反应等离子体的太阳色球层的参数制度的一个特别关注的结果。数值模型包括碰撞输运，相互作用和反应的物种，光学薄辐射损失。该模型通过考虑实际的色球输运系数，并通过求解考虑有限离子惯性和电子中性阻力的广义欧姆定律，改进了我们在Leake等人2012 \cite{Leake2012}中的先前工作。我们发现，在二维重联的哈里斯电流片的初始宽度大于中性离子碰撞耦合尺度，电流片变薄，直到它的宽度变得小于这个耦合尺度，和中性和离子流体解耦上游的重联网站。在这个过程中的解耦，我们观察到的重连速度比单流体的斯威特-帕克预测，重组和等离子体流出都发挥了作用，在确定重连率。当电流片进一步变薄和拉长时，它变得不稳定到次级撕裂不稳定性，并看到等离子体团。在这个模拟中观察到的重联率，外流和等离子体团提供的证据表明，磁重联在色球可能是负责喷流一样的瞬态现象，如针状和色球射流。
2013-02-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Limitations of Hall MHD as a model for turbulence in weakly collisional plasmas
霍尔MHD作为弱碰撞等离子体中的湍流模型的局限性进行了探讨，在很宽的参数空间范围内使用Vlasov-Maxwell动力学理论的定量比较。结果表明，霍尔磁流体力学在冷离子极限下是有效的，但当离子温度有限时，霍尔磁流体力学存在寄生的无阻尼波模。有人认为，在太阳风的耗散范围内的湍流必须是一个，或混合物，三个电磁波模式：平行哨声，斜哨声，或动力阿尔芬波。霍尔磁流体动力学通常很好地描述了这些模式。确定线性动力学阻尼率在湍流等离子体中的适用性需要一套流体和动力学非线性数值模拟。对比流体和动力学模拟也将阐明是否存在虚假波模式改变了湍流中固有的非线性耦合，并将照亮湍流动力学和能量转移的制度的特征离子动力学尺度。
2009-03-24 astro-ph.SR
Kolmogorov Dissipation scales in Weakly Ionized Plasmas
在弱电离等离子体中，磁场的演化由包括霍尔效应和双极扩散项的“广义欧姆定律“描述。这些术语引入了额外的空间和时间尺度，这些尺度在磁流体动力学湍流的级联和耗散机制中起着决定性的作用。我们确定的粘性，电阻和双极耗散机制的Kolmogorov耗散尺度。等离子体，取决于它的属性和能量注入率，可以优先选择这些耗散尺度之一。从而确定磁场的假定自相似谱分布的最短空间尺度。以太阳大气部分电离层为例说明了计算结果。因此，太阳磁场的所谓自相似光谱分布的最短空间尺度是由粘性、Spizer电阻率（电子-离子碰撞）、电子-中性碰撞的电阻率和双极扩散率所给出的四个耗散尺度中的任何一个决定的。结果表明，当能量注入率较大时，双极扩散占主导地位。在部分电离的太阳大气中，磁螺旋度的鲁棒性将促进自组织涡旋结构的形成。
2009-03-23 astro-ph.SR
The influence of $(n-n')$-mixing processes in $He^{*}(n) + He(1s^2)$ collisions on $He^{*}(n)$ atoms' populations in weakly ionized helium plasmas
本文给出了里德堡原子$He^{*}(n)$与$He(1s^2)$原子碰撞产生的$(n-n')$混合过程速率系数的半经典计算结果。我们认为这些过程是由$He^{*}(n)+He$碰撞体系中电子组分间的共振能量交换引起的。该方法通过对$(n-n')$混合过程的数值模拟来实现，并用于计算相应的速率系数。计算的主量子数$n,\mbox{} n'$的范围$4 \le n < n' \le 10$，和原子和电子的温度，$T_a, T_e$，域$5000K \le T_{a} \le T_{e} \le 20000K$。结果表明，在电离度为$\sim 10^{-4}$的非平衡弱电离氦等离子体中，$(n-n')$混合过程对里德伯原子布居有显著影响。因此，这些过程必须包括在适当的模型等离子体。
2013-03-06 astro-ph.SR physics.chem-ph
