Simplified Variational Principles for non-Barotropic Magnetohydrodynamics
磁流体力学的变分原理已被前人以拉格朗日和欧拉形式引入。本文介绍了较简单的欧拉变分原理，由此可导出非正压磁流体动力学的所有有关方程。本文给出了非定常正压气流的五个独立函数的变分原理。这比出现在正压磁流体力学标准方程中的八个变量少，这八个变量是磁场$\vec B$、速度场$\vec v$、熵$s$和密度$ρ$。
2015-09-29 physics.plasm-ph
Lagrangian and Dirac constraints for the ideal incompressible fluid and magnetohydrodynamics
流体流动的不可压缩性约束是由拉格朗日在所谓的拉格朗日变量描述中使用他的拉格朗日（变分）公式中的乘数方法施加的。另一种方法是在欧拉变量描述中采用非正则泊松括号的狄拉克约束方法的推广来施加不可压缩性。在这里，它示出了如何施加不可压缩性约束，使用狄拉克的方法在两个典型的泊松括号中的拉格朗日变量的描述和非典型的泊松括号中的欧拉描述，允许对流的密度。这两种情况都给出了无穷维测地线流在保体积同态群上的动力学，并给出了这种动力学在约束和原始变量方面的显式表达式。由于拉格朗日守恒律和欧拉守恒律并不完全相同，因此对各种方法进行了比较。
2020-04-04 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Simplified Variational Principles for Barotropic Magnetohydrodynamics
磁流体力学的变分原理已被前人以拉格朗日和欧拉形式引入。本文介绍了更简单的欧拉变分原理，从这些原理可以推导出正压磁流体动力学的所有相关方程。对于非定常正压气流，变分原理由六个独立函数和三个独立函数组成。这比出现在正压磁流体力学标准方程中的七个变量少，这七个变量是磁场$\vec B$、速度场$\vec v$和密度$ρ$。得到的非定常正压磁流体动力学方程类似于Frenkel，Levich & Stilman的\cite{FLS}方程。将讨论在\cite{FLS}中引入的哈密顿形式主义和目前的拉格朗日形式主义（含欧拉变量）之间的联系。最后阐明了正压磁流体动力学拓扑常数与本形式函数之间的关系。
2007-11-18 astro-ph math-ph math.MP
Self-heating in kinematically complex magnetohydrodynamic flows
研究了复杂磁流体动力学等离子体中速度剪切驱动的非模态自加热机制。研究是基于完整的MHD方程组，包括耗散项。将方程线性化，寻找流动中的不稳定模式。两种不同的情况下指定和研究：（a）与波矢量的指数演化相关的不稳定性;和（b）参数不稳定性，当波矢量的分量在时间上周期性地演化时发生。通过对耗散项的分析，表明粘性阻尼所提供的自加热率与磁阻率所提供的自加热率具有相同的数量级。结果表明，指数不稳定性的加热效率高于参变不稳定性。
2012-11-17 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
Differential-geometrical approach to the dynamics of dissipationless incompressible Hall magnetohydrodynamics I: Lagrangian mechanics on semidirect product of two volume preserving diffeomorphisms and conservation laws
利用拉格朗日力学，在两个保体积同形群的半直积上，建立了无耗散不可压缩霍尔磁流体动力学（HMHD）介质的动力学方程。在$\mathbb{T}^3$或$E^3$的情况下，Galtier（S. Galtier 2006 J. Plasma Phys.72 721-769）给出了诸如李代数的结构常数、运动运动方程和守恒定律的基本公式和方程的非常简单的表达式。四个常数的运动，其中三个是独立的，自然来自广义Elsasser变量表示的运动方程的HMHD系统：总等离子体能量，磁螺旋度，混合螺旋度，和修改后的交叉螺旋度。
2015-04-03 nlin.CD physics.plasm-ph
Nonlinear dynamics of magnetohydrodynamic flows of heavy fluid over an arbitrary surface in shallow water approximation
本文研究了浅水近似下任意表面重流体磁流体动力学方程组。结果表明，简单的波的解决方案只存在于下垫面是斜坡的恒定倾角。在此基础上，给出了平面和斜坡上初始间断衰减问题的精确显式解，并证明了初始间断衰减解可用五种可能的波型之一表示.对于每一种构形，都找到了其实现的充分必要条件，并找到了将斜面上的初始方程组转化为平面上的初始方程组的因变量和自变量的变化。
2011-01-28 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Generation of momentum transport in weakly turbulent $β$-plane magnetohydrodynamics
本文对具有面内平均场的$β$平面上的磁流体动力学（MHD）湍流进行了解析和计算研究。我们首先推导出两个有用的分析约束：我们表示的平均湍流交叉螺旋度的平均湍流磁能，然后表明（弱湍流）的时间平均动量输运系统中可以表示的交叉螺旋度谱。然后，我们完成了封闭的系统使用弱湍流理论，适当地扩展到一个系统与多个相互作用的本征模。我们使用这个封闭的Rossby参数$β$的最低阶的光谱微扰解决，从而表明，在系统中的动量输运是$O(β^2)$，从而量化的过渡远离阿尔文湍流。最后，我们验证了我们的理论结果进行直接数值模拟系统在广泛的$β$。
2022-12-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
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
Potential Vorticity Formulation of Compressible Magnetohydrodynamics
利用紧致的李括号表示法，建立了可压缩理想磁流体力学（MHD）的势涡和单位质量磁通量随时间的演化方程。它表明，这简化了解析解在至少一个非常重要的情况下有关的磁聚变实验。潜在的重要影响的分析和数值模拟实验室和天体物理等离子体进行了讨论。
2012-10-29 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
Notes on the exact solutions and singularities of an X-point collapse in Hall magnetohydrodynamics
A.最近的一篇论文Z.~ Janda [J.~数学~物理学~ { \bf 59}，061509（2018）]提出了无耗散霍尔磁流体动力学（MHD）方程的Weierstrass椭圆函数部分解。不幸的是，在分析中出现了一个错误，即错误地识别了初始霍尔MHD状态的动能和势能。本文给出了正确的能量分析，并给出了无耗散霍尔磁流体力学的Jacobi椭圆函数的完整解。
2018-08-30 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Propagation of Electromagnetic Waves in Resistive Pair Plasma and Causal Relativistic Magnetohydrodynamics
本文从相对论性双流体方程出发，采用单流体理论研究了电磁波在电阻对等离子体中的传播。当用电子/正电子惯性变量归一化的电阻率超过一个临界值时，电磁波的色散关系表明真空中的群速度大于光速。然而，在这种情况下，也发现等离子体参数小于1：即，电子-正电子对介质不再可以被视为等离子体。因此，简单的双流体近似是无效的。这证实了电磁波在等离子体中的超光速传播是被禁止的--这一结论与相对论因果律是一致的。作为替代方案，我们提出了一套新的方程的“因果相对论磁流体力学”，这两个非零电阻率，但符合因果关系的原则。
2008-10-07 physics.plasm-ph
A General Metriplectic Framework with Application to Dissipative Extended Magnetohydrodynamics
从双流体理论出发，导出了守恒耗散（熵产生）扩展磁流体力学的一般方程。保留所有项会产生不寻常的交叉效应，例如热泳和与通常速度粘度混合的电流粘度。虽然这个模型的理想版本的泊松括号已经被发现，我们确定其metriplectic对应描述的耗散。这是使用一个新的和一般的热力学观点来推导耗散括号，一种自然理解和创建耗散括号的推导方法。最后的形式主义是用来研究耗散的拉格朗日变量图片，在扩展的磁流体力学的背景下，非局部耗散括号自然出现。
2020-04-16 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Coherent nonlinear oscillations in magnetohydrodynamic plasma
采用伪谱方法对二维和三维单流体磁流体动力学方程组进行了直接数值模拟。在Alfvén共振下，观察到动力学变量和磁变量之间可逆的周期性能量交换。振荡被确定为非线性色散Alfvén波，已被预测较早的理论基础，但没有观察到在大规模的数值模拟。系统地研究了它们在各种初始条件和阿尔芬速度范围内的发生。基于二维不可压缩单流体MHD方程的有限模态表示的分析再现了这些振荡的基本特征。
2019-04-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Diagnostics of the solar coronal plasmas by magnetohydrodynamic waves: Magnetohydrodynamic seismology
本文系统介绍利用日冕磁流体动力学波诊断太阳日冕等离子体参数的磁流体动力学地震学方法，涵盖慢波、扭结振荡等探针及数据获取、运动放大和贝叶斯统计等实用技术。
2024-03-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Geometric Results for Compressible Magnetohydrodynamics
最近，可压缩磁流体动力学（MHD）已经优雅地制定了李导数。本文利用Lie括号的几何性质，对可压缩MHD行为的性质给出了新的见解，包括有和没有磁场对流动的反馈。这些结果对托卡马克聚变实验和空间等离子体中磁流体动力学方程的求解都有一定的参考价值。
2014-02-04 physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic-guiding-center-particle-in-cell Method for Multiscale Plasma Kinetic Simulations
本文提出MHD-gPIC方法，在Athena++中实现引导中心近似下的粒子处理，用于研究陀螺共振不重要系统中的粒子加速与输运，并初步探索非相对论磁重联中的粒子加速。
2025-10-16 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Remarkable connections between extended magnetohydrodynamics models
通过使用适当的变量变换，所有扩展的磁流体动力学（MHD）模型的共性建立。建立了无惯性Hall MHD和惯性MHD（具有电子惯性，但不具有Hall漂移）以及扩展MHD（具有这两种效应）的泊松括号之间的显著对应关系。这些模型的螺旋度（共两个）通过这些对应关系获得。所有扩展的MHD模型的共同之处是追溯到存在两个李拖曳2-形式，这是密切相关的两个潜在的物种的典范动量。用适当的速度对这些2-形式进行李拖曳，也能导出正确的运动方程。对霍尔磁流体泊松括号进行了详细的分析，并通过详细的证明验证了Jacobi恒等式，从而保证了所有模型的泊松括号都是Jacobi恒等式。
2015-06-30 physics.plasm-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
On the application of Maxwell's theory to many-body systems, or why the resistive magnetohydrodynamic equations are not closed
在拟中性近似下定义的电阻性磁流体动力学（MHD）方程组是由14个标量变量的14个标量方程组成的方程组，因而是完备的和可解的。这些方程是Navier-Stokes方程和Maxwell方程的一个子集的组合。然而，其中一个矢量方程实际上是一个单位，从电动力学的潜在制定时，因此不确定任何自由度。只有通过恢复高斯定律，方程组才变得封闭，允许从运动方程确定电流和质量流速。提出的电磁流体动力学模型，包括磁化力的典型分析的结果。
2008-12-12 physics.plasm-ph physics.space-ph
The Energy Cascade Rate in Supersonic Magnetohydrodynamic Turbulence
通过三维直接数值模拟和Kármán-Howarth方程精确律，研究了可压缩等温MHD湍流中能量级联率，发现增量计算方法显著影响通量与非通量项的贡献，为天体物理能量传输机制提供了关键见解。
2025-07-11 physics.plasm-ph
A Characteristic Mapping Method with Source Terms: Applications to Ideal Magnetohydrodynamics
CNRS, Ecole Centrale de Lyon, INSA Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, LMFA（法国国家科学研究中心，里昂中央理工学院，里昂国立应用科学学院，克洛德·贝尔纳里昂大学，力学与软件工程实验室）；Max Planck Institute for Mathematics in the Sciences（马普科学数学研究所）；Institut de Mathématiques de Marseille (I2M), Aix-Marseille Université（马赛数学研究所，艾克斯-马赛大学）；McGill University（麦吉尔大学）
本文提出了一种带有源项的特征映射方法，用于解决理想磁流体力学问题，实现了高精度的时空三阶收敛性。
2024-11-21 cs.NA math.NA physics.comp-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
Exact solution for large amplitude circularly polarized electromagnetic waves in incompressible spin quantum Hall magnetohydrodynamics
结果表明，不可压缩自旋量子霍尔磁流体力学允许圆极化电磁波的传播的精确解。该解是在流体速度和磁场之间的一个条件下得到的，该条件消除了麦克斯韦方程组中的非线性项。由于与自旋的耦合，传播模式取决于磁场的振幅。从完整的解决方案，小和大波数的限制进行了研究，获得线性和非线性自旋修改模式。
2010-10-17 physics.plasm-ph
Energy spectrum, dissipation and spatial structures in reduced Hall magnetohydrodynamic
我们分析了霍尔项的磁流体动力学湍流下的一个强大的外部支持的磁场的效果，看到这是如何改变的能量级联，流动的特征尺度和动态的全球幅度，特别感兴趣的耗散。自由发展的三维约化磁流体动力学（RHMHD）的数值模拟进行，不同的霍尔参数值（离子集肤深度的比值的宏观尺度的湍流）控制的霍尔项的影响。霍尔效应改变跨尺度的能量传递，减慢从大尺度到霍尔尺度（离子趋肤深度）的能量传递，并更快地将能量从霍尔尺度携带到较小尺度。最终的结果是耗散尺度向更大尺度的有效转移，但也是更小尺度的发展。电流片（用于能量耗散的基本结构）通过增加霍尔效应以两种方式受到影响，其中加宽但同时在其中产生内部结构。在霍尔项足够强的情况下，电流片完全离域。该效应似乎减少了流中的脉冲效应，使其不那么间歇。
2012-03-29 physics.plasm-ph
Nonlocal Contributions to the Turbulent Cascade in Magnetohydrodynamic Turbulence
本文修正MHD湍流的P&P定律，引入Alfvén效应导致的非局域能量转移项，并通过直接数值模拟表明忽略该项会高估能量耗散率及太阳风加热贡献。
2024-04-10 physics.plasm-ph
Long-range correlations and coherent structures in magnetohydrodynamic equilibria
推导了二维磁流体动力学方程的平衡理论，考虑了守恒积分的无穷级数。一个精确的描述出现在两个耦合的弹性膜，产生的磁场和速度场之间的长程相关性。这是很大的不同，从以前的变分处理的结果，它依赖于一个本地产品的热力学吉布斯分布。的平衡显示相同类型的相干结构，如紧凑的涡流和带状射流，以前发现在纯流体平衡。可能的后果，这对最近的模拟太阳速跃层进行了讨论。
2012-08-01 astro-ph.SR cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Differential-geometrical approach to the dynamics of dissipationless incompressible Hall magnetohydrodynamics: II. Geodesic formulation and Riemannian curvature analysis of hydrodynamic and magnetohydrodynamic stabilities
在这项研究中，一个无耗散的不可压缩霍尔磁流体动力学（HMHD）介质的动力学制定为测地线上的两个保体积的同构群的直积。公式给出的测地线和雅可比方程的基础上的线性连接与物理上理想的性能，这与列维-奇维塔连接。推导出了黎曼度规、列维-奇维塔连接的简正模表达式以及相关的公式和方程，并使用了广义Elsässer变量（GEVs）。本文用Jacobi方程和黎曼截面曲率张量检验了流体动力学（HD，$α=0$）和磁流体动力学（MHD，$α\to0$）运动的稳定性以及$O(α)$霍尔项效应，其中$α$代表霍尔项强度参数。有趣的是，两个GEV模之间的MHD和HMHD系统的截面曲率既取正（稳定）值，也取负（不稳定）值，而两个复杂螺旋波之间的HD系统的截面曲率为负定。此外，对于MHD情况，发现只有当模式相互作用是“局部的”时，才出现负截面曲率，即，主流的波数模量（称为$p$）和扰动的波数模量（称为$k$）彼此接近（$k \approx p$）。然而，在非局部极限（$k \gg p$或$k \ll p$），截面曲率总是正值。这一结果导致的猜想，MHD相互作用主要激发波动或非增长的运动，然而，一些局部相互作用导致动力学不稳定，导致混沌或湍流等离子体运动。此外，还发现离子回旋和哨声模式的$O(α)$效应的趋势相反。并与能量-Casimir方法进行了比较。
2017-02-14 physics.plasm-ph
Gas Kinetic Schemes for Solving the Magnetohydrodynamic Equations with Pressure Anisotropy
本文针对压力各向异性磁流体动力学方程，提出一种基于各向异性速度分布函数的气体动理学通量格式，适用于有限体积求解器，并通过线性和非线性MHD测试验证了其稳健性与有效性。
2023-02-21 physics.comp-ph 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
Propagation of Electron Magnetohydrodynamic structures in a 2-D inhomogeneous plasma
得到了非均匀密度等离子体在电子磁流体动力学（EMHD）领域的全三维控制方程。这些方程在二维极限下可以用两个耦合的标量场的演化来表示。对二维情况进行了非线性模拟，以了解存在不均匀性时EMHD磁结构的传播。在高密度等离子体区的EMHD制度的偶极磁结构的捕获有关的一种新的效果进行了观察。这种现象的解释，以及它的相关性的热点生成的背景下，快速点火的问题。
2008-04-24 physics.plasm-ph
Two-way coupling of magnetohydrodynamic simulations with embedded particle-in-cell simulations
本文描述了一种将磁流体动力学（MHD）模拟中的嵌入域与粒子网格（PIC）方法相耦合的方法。在这种双向耦合中，我们遵循Daldorff等人的工作，其中PIC域从MHD变量（MHD到PIC耦合）接收其初始和边界条件，而MHD模拟则基于PIC变量（PIC到MHD耦合）进行更新。这种方法可以用于模拟大型等离子体系统，其中粒子模拟捕获的动力学效应是局部的，但会影响全局动力学。我们描述了这种耦合的数值实现，它的时间步进算法，其并行化策略，强调它的新颖方面。我们通过模拟稳态等离子体测试这种方法的稳定性和能量/动量守恒。我们测试这种耦合的动力学传播等离子体波通过嵌入式PIC域。与MHD耦合对快磁声波的结果令人满意，但对圆极化Alfvén波的结果有明显的失真。与霍尔磁流体动力学耦合显示出良好的耦合哨声波。我们还采用这种方法来模拟地球空间环境建模（GEM）的挑战类型的重连与PIC模拟的扩散区耦合到更大的尺度与MHD和霍尔MHD。在这两种情况下，我们看到了预期的签名动力学重联在PIC域，这意味着这种方法可以用于重联研究。
2017-08-09 physics.comp-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
On the magnetohydrodynamic description of a two-component plasma in the Kerr metric
在Kerr度规3+1分裂的框架下，从二分量等离子体理论出发，导出了描述旋转黑洞附近无粘、完全电离等离子体的磁流体动力学方程.最重要的是广义欧姆定律。与狭义相对论相比，在准中性等离子体的极限下，它不包含新的项。只有当等离子体在其静止坐标系中带电或不采用磁流体动力学近似时，重磁项才会出现在欧姆定律中。有人认为，相对论单流体描述的多组分等离子体是可能的，只有冷（即本质上非相对论）组件。在接近视界的地方，电子碰撞时间变得比动力学时间尺度更长，也就是说等离子体看起来像粒子。
1998-03-09 astro-ph gr-qc physics.plasm-ph
In-situ observation of Hall Magnetohydrodynamic Cascade in Space Plasma
我们提出的湍流能量级联率的估计，来自霍尔MHD三阶定律。计算了霍尔项和磁流体项对能流的贡献。我们使用MMS数据积累的磁鞘和太阳风，并与以前建立的模拟结果进行比较。我们发现，在观察中，MHD的贡献是占主导地位的惯性尺度，在模拟中，但霍尔项变得显着的观测在更大的尺度比在模拟中。可能的原因提供了这种意想不到的结果。
2020-05-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
Thermodynamically consistent modeling and simulation of two-fluid magnetohydrodynamic equations
本文基于亥姆霍兹自由能形式建立热力学一致的双流体磁流体动力学模型，推导关键热力学变量，构造满足热力学定律的数值格式并给出误差估计，通过模拟验证其对等离子体现象的有效性。
2025-11-06 cs.NA math.NA physics.plasm-ph
Jump relations for magnetohydrodynamic shock waves in non-ideal gas flow
从Landau和Lifshitz给出的非理想气体状态方程出发，导出了非理想气体中磁流体动力学（MHD）激波阵面的广义跳跃关系。压力，密度和粒子速度的跳跃关系已被推导出来，分别在压缩比。进一步地，对于这两种情况，同时获得了根据非理想性参数的MHD冲击跳跃关系的简化形式，即，(i)当冲击是弱的，（ii）当它是强的。最后，强冲击和弱冲击的情况下，探讨了两个不同的条件下，即，(i)当所施加的磁场强时，以及（ii）当所述场弱时。本文的目的是有助于理解如何冲击波的行为在磁化环境中的非理想气体。
2012-10-14 astro-ph.HE physics.plasm-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
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
Canonical description of ideal magnetohydrodynamic flows and integrals of motion
在变分原理的框架内，给出了描述一般类型（即，具有空间变化的熵和所有拓扑不变量的非零值）。相应的完全速度表示使我们不仅可以用单值函数来描述一般类型的流动，而且可以解决运动的MHD积分“丢失”的有趣问题。迄今为止已知的MHD局部不变量和运动积分的集合似乎是不完整的：对于消失的磁场，它不减少到传统的流体动力学不变量的集合。如果说涡度和螺旋度的MHD类似物在前面已经讨论过了，那么Ertel不变量的类似物至今还不为人所知。研究发现，在引入新不变量的基础上，可以构造出一组广泛的高阶不变量。新的不变量是相关的更深入地了解作为一个整体的MHD流的拓扑结构的问题和检查的稳定性问题。所提出的方法的另一个优点是，它使人们能够处理不连续的流，包括所有类型的可能的休息。
2004-06-14 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Hamiltonian magnetohydrodynamics: symmetric formulation, Casimir invariants, and equilibrium variational principles
利用磁流体力学（MHD）的非正则哈密顿公式，构造了含流动的磁化等离子体对称平衡位形的变分原理。特别是，螺旋对称被认为是轴向和平移对称的结果检索作为特殊情况下的螺旋配置。利用对称性条件，可以用磁通量函数来描述磁流体力学的非正则泊松括号。Casimir不变量然后直接从泊松括号中获得。平衡是由能量-Casimir原理得到的，通过消除代数约束得到了该变分原理的简化形式。
2012-02-02 math-ph math.MP physics.plasm-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
Entropic Force in MHD, MHD turbulence, and the Entropy-Kinetic Equation
本文研究源于空间无序的排斥性熵力，将其应用于磁流体动力学，发现其显著影响湍流谱斜率（与回旋动理学模拟一致），并基于吉布斯-玻尔兹曼熵将刘维尔方程重构为熵-动理学方程，以描述经典熵的自洽演化。
2023-05-14 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph physics.space-ph
A high-order positivity-preserving single-stage single-step method for the ideal magnetohydrodynamic equations
Michigan State University（密歇根州立大学）；U.S. Naval Academy（美国海军学院）；Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）
本文提出一种高阶有限差分加权ENO方法，用于理想磁流体动力学方程，保持磁场的散度自由条件和密度、压力的正性，通过改进的PIF方法和约束传输技术实现高阶精度。
2016-03-26 cs.NA math.NA physics.plasm-ph
Resistive dissipative magnetohydrodynamics from the Boltzmann-Vlasov equation
从Boltzmann-Vlasov方程出发，利用矩量法导出了相对论性、电阻性、二阶耗散磁流体力学的运动方程。因此，我们将之前的工作[Phys. Rev. D 98，076009（2018）]扩展到有限电导率的情况，其中我们只考虑了非电阻极限。这需要在运动方程中保持与电场$E^μ$成比例的项，并且由于电场与耗散量的耦合而导致新的输运系数。我们还表明，电荷扩散电流的纳维尔-斯托克斯极限对应于欧姆定律，而电导率系数和电荷扩散系数则与一种类型的维德曼-弗朗茨定律相关。
2019-02-05 hep-ph nucl-th physics.flu-dyn
