Magnetohydrodynamic Stability of Plasmas with Ideal and Relaxed Regions
本文提出了一种统一能量原理方法，用于分析由多个理想区和弛豫区组成的等离子体的磁流体动力学（MHD）稳定性。通过选择适当的规范，我们表明，等离子体位移满足相同的欧拉-拉格朗日方程在理想和松弛的区域，除了在附近的磁表面。在圆柱几何中分析了奇异表面处的差异：在理想MHD中，只有Newcomb的[W. A. Newcomb（2006）Ann. Phys.，10，232]小的解决方案是允许的，而在松弛MHD只有奇宇称大的解决方案和偶宇称小的解决方案是允许的。提出了一种构造圆柱几何中整体多区域解的方法。聚焦于两个界面彼此任意接近的极限，示出了先前遇到的奇异极限问题[M. J. Hole等人（2006）J. Plasma Phys.，77，1167]在多区域弛豫MHD是稳定的，如果在合并界面之间的弛豫MHD区域被理想MHD区域所取代。然后，我们提出了一个稳定的（k，压力）相空间图，这使我们能够确定的形式，一个稳定的压力和字段配置文件必须采取的界面之间的区域。从这些知识中，我们得出结论，存在一类单界面等离子体，这是由Kaiser和Uecker [R. Kaiser等人（2004）Q. Jl Mech. Appl. Math.，57，1]，但被证明是不稳定的界面时，解决。
2009-02-16 physics.plasm-ph
On the Hamiltonian formulation of incompressible ideal fluids and magnetohydrodynamics via Dirac's theory of constraints
利用Dirac的约束哈密顿系统理论，研究了不可压缩理想流体的哈密顿结构，包括熵平流和磁流体动力学.通过假设一个常密度的初等约束，构造了这些系统的Dirac括号.由此产生的括号被认为是自然投影到螺线管速度场。
2011-10-31 nlin.CD physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Ideal magnetohydrodynamic equilibria with helical symmetry and incompressible flows
不可压缩流轴对称理想磁流体动力学平衡问题的近期研究[H. Tasso和G. N. Throumoulopoulos，Phys. Plasmas { \bf 5}，2378（1998）]扩展到具有不可压缩流的螺旋对称平衡的一般情况。它示出，所考虑的系统的平衡态是由椭圆形偏微分方程的螺旋磁通量函数$ψ$包含5个表面量以及压力的关系。上述方程可转化为一个微分部分与相应的静力平衡方程形式相同的方程，它可有几类解析解。特别是，平衡与电场垂直的磁表面和非恒定马赫数流的构建。与具有等温磁表面的轴对称平衡的情况不同，螺旋对称$T=T(ψ)$平衡是超定的，即，在这种情况下，平衡方程简化为具有七个表面量的一组八个常微分方程。此外，还证明了（a）纯螺旋流（b）非平行流（具有等温磁表面且磁场模量为表面量）的不可压缩螺旋对称平衡（全能平衡）的不存在性。
1999-07-01 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
Quantum Magnetohydrodynamics
将带电粒子系统的量子流体动力学模型推广到非零磁场的情况。这样，从具有磁场的量子流体力学模型出发，得到了对磁流体力学的量子修正。在无限电导率极限下对量子磁流体力学模型进行了分析。建立了理想量子磁流体力学中的平衡条件。在理想量子磁流体动力学模型的情况下，得到了平移不变的精确平衡解。
2005-03-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Relaxed Magnetohydrodynamics with Ideal Ohm's Law Constraint
最近发展的弛豫磁流体力学（RxMHD）和理想磁流体力学（IMHD）之间的差距是通过近似零电阻率的“理想”欧姆定律（IOL）的约束，使用增广拉格朗日方法借用最优化理论。增强相结合的逐点矢量拉格朗日乘子法和全局罚函数法，可用于迭代执法的IOL任意精度，或用于构建一个连续序列的磁流体动力学模型RxMHD（无IOL）和弱IMHD（IOL几乎无处不在）之间运行。这是说明推导线性波的色散关系的MHD平衡。
2021-12-16 nlin.CD physics.plasm-ph
Variational integration for ideal magnetohydrodynamics with built-in advection equations
利用离散外微积分方法对拉格朗日标号下的理想磁流体力学的牛顿拉格朗日量进行离散化。然后导出了理想磁流体力学的变分积分器。除了辛和动量保持之外，该方案继承了Newcomb公式中的内置平流方程，因此避免了求解它们以及伴随的误差和耗散。我们实现的方法在2D和数值重联不发生时，奇异电流片。然后，我们将其应用于研究多个岛屿的理想聚结不稳定性的动力学。数值计算得到了嵌入电流片的弛豫平衡态。
2014-10-24 physics.comp-ph physics.flu-dyn 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
Foundations of magnetohydrodynamics
本研究推导超越理想气体近似的磁流体动力学（MHD），结合非平衡热力学与微观动力学关联简化系数，指出非理想物态方程下传统定律形式变化，明确传统MHD为理想极限。
2025-04-17 physics.plasm-ph
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
Generalized Cross Helicity in Non-ideal Magnetohydrodynamics
本文研究了非理想磁流体动力学（MHD）情形下拓扑不变量非正压广义交叉螺旋度的不变性。现有的工作只考虑了理想正压MHD和理想非正压MHD。非理想MHD的情况下，没有探讨可能是因为它的数学复杂性。在这里，我们考虑耗散过程的形式的热传导，有限的电导率和粘度和这些过程的交叉螺旋守恒的效果。采用解析方法得到了交叉螺旋度时间导数的数学表达式。结果表明，广义交叉螺旋度在非理想MHD极限下是不守恒的，并指出哪些过程影响螺旋度，哪些不影响。此外，我们指出的配置中，这个拓扑常数是保守的，尽管耗散过程。
2022-11-22 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
New approach to nonrelativistic ideal magnetohydrodynamics
我们提供了一个新的行动原则，非相对论性理想磁流体力学的欧拉计划利用Clebsch型参数化。拉格朗日和哈密顿公式已被认为是。在哈密顿框架内，两个互补的方法进行了讨论，使用狄拉克的约束分析。在一种情况下，哈密顿量是正则的，只涉及物理变量，但括号具有非正则结构，而另一种情况下，通过扩大相空间来保留括号的正则结构。不可压缩磁流体力学的特殊情况下，也被认为是，再次，这两种方法中讨论的哈密顿框架。应力张量的守恒揭示了该理论有趣的方面。
2016-07-19 hep-th physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Variational Integrators for Ideal Magnetohydrodynamics
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Technische Universität München, Zentrum Mathematik（慕尼黑工业大学数学中心）
本文提出一种变分积分器，用于理想磁流体动力学，通过离散作用原理保持几何特性，避免数值电阻，保留磁场线拓扑并保证能量、磁旋度和交叉旋度的守恒。
2018-03-12 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Nonlinear axisymmetric resistive magnetohydrodynamic equilibria with toroidal flow
在非线性磁流体力学理论框架内，研究了导体包围的纯环形流的电阻轴对称等离子体的平衡问题。证明了：a）极向电流密度为零; b）除理想情况外，等离子体边界上的压力分布应为零。对于等温磁面、等熵磁面和等密度磁面，其平衡态服从极向磁通量函数的椭圆型偏微分方程，其形式与理想平衡态的相应方程相同。电导率既不可能是均匀的，也不可能是一个表面量，但它会限制平衡解的可能类别，例如，对于所考虑的情况，具有斯皮策电导率的唯一可能的平衡是圆柱形的。
1997-09-16 physics.plasm-ph
Nonlinear magnetohydrodynamic modeling of ideal ballooning modes in high-$β$ Wendelstein 7-X plasmas
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Peking University（北京大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
研究高β数Wendelstein 7-X等离子体中理想膨胀模的非线性磁流体动力学建模，探讨热导率、压力分布形状和磁构型对非线性稳定性的影响，揭示非线性饱和机制不依赖共振或非共振模式。
2026-03-01 physics.plasm-ph
Evidence for a singularity in ideal magnetohydrodynamics: implications for fast reconnection
本文给出了理想三维磁流体动力学（MHD）有限时间奇异性的数值证据。模拟从没有初始速度的两个互锁的磁通量环开始。磁弯曲力导致磁通环收缩，直到它们接触。这在它们之间产生电流片。在理想的可压缩计算中，有限时间$t_c$中奇点的证据是峰值电流密度在一定范围的声速（或等离子体β）下表现得像$|J|_\infty \sim 1/(t_c-t)$。对于不可压缩的计算与可压缩的计算的一致性注意到，并提出证据，有收敛到一个自相似的状态。在电阻重联计算中，磁螺旋度几乎是守恒的，能量是耗散的。
1999-04-20 astro-ph chao-dyn nlin.CD
Non-ideal magnetohydrodynamics on a moving mesh
在某些天体物理系统中，通常采用的理想磁流体力学（MHD）近似失效。在这里，我们介绍了新的显式和隐式的数值方案的欧姆电阻率项的动网格代码AREPO。我们包括这些非理想的条款两个MHD技术：鲍威尔8波形式主义和约束运输计划，它演变的细胞为中心的磁矢势。我们测试我们的实现对日益复杂的问题，如一维和二维扩散问题，以及渐进和静止的阿尔文波的演变。在这些测试问题上，我们的实现将解析解恢复到二阶精度。作为首次应用，我们研究了磁化等离子体中的撕裂不稳定性和旋转磁化气体云的引力坍缩。在这两种系统中，电阻率都起着关键作用。在前一种情况下，它允许撕裂不稳定性的发展，通过重新连接的磁场线。在后者中，所采用的欧姆电阻率（恒定）值对新兴原恒星周围的气体分布和磁驱动外流的质量负载都有影响。我们新的非理想MHD实现开辟了可能性，研究磁流体动力学系统的移动网格超越理想MHD近似。
2018-03-07 astro-ph.IM physics.plasm-ph
Multi-region relaxed Hall magnetohydrodynamics with flow
最近的多区域弛豫磁流体动力学（MRxMHD）的公式已经推广了著名的Woltjer-Taylor状态，通过将一组“理想障碍”，防止全球松弛，和流动。本文将MRxMHD推广到包含霍尔效应（MRxHMHD），从而得到了著名的双Beltrami态的部分弛豫对应态。引入霍尔项所产生的物理和数学后果也被提出。我们表明，我们的结果（在理想的MHD极限）构成了一个重要的子集的理想MHD平衡，我们比较我们的方法对其他变分原理提出的部分松弛状态。
2016-08-03 astro-ph.IM physics.plasm-ph
Multi-region relaxed magnetohydrodynamics with anisotropy and flow
我们提出了一个扩展的多区域弛豫磁流体力学（MRxMHD）平衡模型，包括压力各向异性和一般等离子体流动。这种各向异性扩展到我们以前的各向同性模型的动机是孙和芬兰的模型放松各向异性磁流体动力学平衡。我们证明，随着等离子体区域的数量变得无穷大，我们的各向异性扩展MRxMHD减少到各向异性理想MHD与流动。我们的MRxMHD模型的连续嵌套通量面极限是各向异性等离子体平衡与一般流场的第一个变分原理。
2014-05-01 physics.plasm-ph
Current-sheet formation in incompressible electron magnetohydrodynamics
在理想不可压缩电子磁流体力学框架下，用哈密顿方法研究了轴对称和螺旋形冻结涡旋结构的非线性动力学。为了描述从一个光滑的初始磁场的电流片形成，本地和非本地的非线性近似的介绍和部分分析，是以前已知的精确可解的本地模型忽略电子惯性的推广。最后，估计预测有限时间奇点形成的一类流体动力学模型之间的局部模型和欧拉流体动力学。
2001-12-20 physics.plasm-ph
Legolas: magnetohydrodynamic spectroscopy with viscosity and Hall current
等离子体中的许多线性稳定性方面受到超出基本理想磁流体动力学（MHD）描述的非理想效应的严重影响。在这里，现代开源MHD光谱代码Legolas与粘度和霍尔电流的扩展是突出的，并以一组严格的历史和最近的发现为基准。粘性扩展被证明在一个圆柱形的设置具有泰勒-库埃特流和粘阻等离子体板与撕裂模式。对于霍尔扩展，我们展示了如何在一个无限均匀介质中的全本征模谱的解析色散关系。我们量化的霍尔项的电阻撕裂模式在哈里斯电流片的影响，包括压缩性的影响，这是在早期的研究中没有。此外，我们说明了如何Legolas模仿不可压缩的限制，很容易比较文献的结果。超越发表的研究结果，我们强调的重要性，计算完整的本征模谱，以及如何修改的频谱元素的可压缩性。这些扩展允许未来的稳定性研究与莱戈拉斯正在进行的发电机实验，原行星盘，或磁重联。
2022-06-15 physics.plasm-ph
Multi-region relaxed magnetohydrodynamics with flow
我们提出了一个扩展的多区域弛豫磁流体力学（MRxMHD）平衡模型，包括等离子体流。这个新模型是Woltjer的模型的放松磁流体力学平衡与流动的推广。我们证明，作为等离子体区域的数量变得无限的MRxMHD的扩展减少到理想的MHD与流量。我们还证明了一些解决方案，MRxMHD与流是不与时间无关的实验室框架中，而是有三维结构，在环形方向上旋转固定的角速度。这种能力使MRxMHD潜在的应用程序来描述旋转的三维MHD结构，如“蛇”和长寿命的模式。
2014-03-03 physics.plasm-ph
Ideal Magnetohydrodynamic Simulations of Low Beta Compact Toroid Injection into a Hot Strongly Magnetized Plasma
我们目前的结果从三维理想磁流体动力学模拟低$β$紧凑环（CT）注入到一个热的强磁化等离子体，目的是提供洞察CT燃料托卡马克与ITER（国际热核聚变实验堆）的相关参数。根据CT注入速度和CT与背景磁场比确定了一个制度，该制度似乎有希望用于精确的堆芯加燃料。冲击占主导地位的政权，这可能是不利的托卡马克燃料，也确定。CT穿透深度与CT注入速度和密度成正比。整个CT演化可分为三个阶段：（1）初始穿透，（2）沿传播方向压缩并与背景磁场重连，以及（3）静止并沿垂直于注入方向扩散。由于CT穿过背景等离子体的快速通过时间，未观察到CT倾斜。
2009-06-25 astro-ph.HE physics.comp-ph 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
A paradigmatic flow for small-scale magnetohydrodynamics: properties of the ideal case and the collision of current sheets
我们提出了两套磁流体动力学（MHD）的初始条件，其中速度和磁场都具有空间对称性，这些空间对称性随着系统的演化而被动力学方程所保持。当以数字方式实现时，它们允许为给定的分辨尺度分离大量节省CPU时间和存储器存储要求。给出了推广到MHD的Taylor-Green流的基本性质，并研究了其中一种流的理想无耗散情况，直到相当于2048^3个网格点。在考虑的最高空间分辨率下，能谱的对数递减量δ的时间演化保持指数，在达到网格分辨率之前短暂地观察到加速。直到delta指数衰减结束时，该行为与没有出现奇点的规则流一致。随后的短加速形成的小磁尺度可以与近碰撞的两个电流片驱动磁压力在一起。它导致强烈的梯度与快速旋转的方向的磁场，一个功能也观察到在太阳风。
2008-08-25 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Positivity-preserving entropy filtering for the ideal magnetohydrodynamics equations
本文提出一种针对理想磁流体力学方程的正保自适应熵滤波方法，结合熵滤波与八波法，通过算子分裂确保正性与熵约束，在非结构网格上无需调参即可稳健解析强间断并保持高阶精度。
2023-09-17 cs.NA math.NA physics.comp-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
Ideal magnetohydrodynamic simulation of magnetic bubble expansion as a model for extragalactic radio lobes
采用非线性理想磁流体动力学（MHD）方法模拟了磁泡等离子体在低密度、弱磁化背景等离子体中的传播和膨胀过程。这些模拟模拟等离子体气泡膨胀实验（PBEX）的几何形状和参数[A. G. Lynn，Y. Zhang，S. C. Hsu，H. Li，W. Liu，M. Gilmore和C. Watts，Bull. Amer. Phys. Soc. { \bf 52}，53（2007）]，其正在研究磁泡膨胀作为河外射电瓣的模型。模拟预测了气泡演化的几个关键特征。首先，气泡膨胀的方向取决于气泡环向与极向磁场的比率，其中较高的比率导致主要在传播方向上的膨胀，而较低的比率导致主要垂直于传播方向的膨胀。第二，磁流体激波和拖尾慢模可压缩磁流体波阵面形成的气泡，因为它传播到背景等离子体的前面。第三，气泡的膨胀和传播发展的不对称性，其传播轴由于重联促进数值电阻率和不均匀的角动量输运主要是由于背景磁场。这些结果将有助于指导PBEX的初步实验和诊断测量。
2008-04-21 astro-ph physics.plasm-ph
Nonaxisymmetric, multi-region relaxed magnetohydrodynamic equilibrium solutions
我们描述了一个磁流体动力学（MHD）约束的能量泛函平衡计算，结合了理想的MHD的泰勒松弛元素的拓扑约束。混沌状态允许部分混乱的磁场和非平凡的压力分布支持的一组离散的理想接口与非理性的旋转变换。数值解计算使用步进压力平衡代码，SPEC，基准和收敛计算。
2011-10-05 nlin.CD physics.plasm-ph
A least Action principle for visco-resistive Hall Magnetohydrodynamic with metriplectic reformulation
该研究针对粘滞电阻霍尔磁流体动力学提出新变分公式，先建立理想HMHD的变分原理，再通过约束变分添加粘滞与电阻项，并基于李-泊松括号和度量4括号完成度量辛重构。
2025-02-06 math-ph math.MP 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
Behavior of thin disk crystalline morphology in the presence of corrections to ideal magnetohydrodynamics
我们分析了一个轴对称磁流体力学配置，描述了一个纯粹的差分旋转薄等离子体盘，其中线性和非线性扰动触发与微观磁结构的形态。我们研究了非定常修正在共旋条件（即，保持盘角速度对磁通量函数的依赖性），并忽略极向速度分量。我们在这里解决的主要特点是理想的（有限的电子惯性）和碰撞（电阻率，粘度和热导率）的影响的行为上的通量函数扰动和相关的小规模修改的磁盘。我们分析了两种不同的制度，其中电阻率或粘度占主导地位，并研究了相应的线性和非线性行为的扰动演化，即，当反向反应磁场可忽略或与背景磁场相当时，分别。我们表明，当电阻率占主导地位，径向振荡形态（晶体结构）出现，它原来是阻尼的时间，在线性和非线性制度，但在这样一种方式，所产生的瞬态可以实现在相关的天体物理过程的描述，例如，与射流形成或灾难性的变量。当粘性效应主导动力学时，只有非线性区域可用，并且触发非常快速的不稳定性。
2018-02-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Statistical characterization of the interchange-instability spectrum of a separable ideal-magnetohydrodynamic model system
在线性化理想磁流体近似下，研究了轴向具有周期边界条件的Suydam不稳定等离子体圆柱。简正模方程是完全可分的，因此环向傅里叶谐波指数n和极向指数m都是好的量子数。在1到m_max范围内的m的特征值的全谱进行定量分析，使用大m的渐近性，所有m的数值，以及定性理解的图形。对于较大的m_max，特征值的密度的尺度类似于m_max的平方。由于有限m修正与m_max的平方成反比，因此为了获得本征值分布的正确统计，包含它们是必要的。在最大增长率附近，只有一个径向本征模对光谱有贡献，所以那里的本征值只取决于m和n，就像在二维系统中一样。然而，与一般的可分二维系统不同，理想MHD谱的统计量与泊松分布有一定的偏离，即使对于任意大的m_max。这种偏离泊松统计可以从旋转变换轮廓中有理数分布的性质定性地理解。
2004-05-18 nlin.CD physics.plasm-ph quant-ph
Ideal magnetohydrodynamic simulations of unmagnetized dense plasma jet injection into a hot strongly magnetized plasma
我们目前的结果从三维理想磁流体动力学模拟未磁化的致密等离子体射流注入到一个均匀的热强磁化等离子体，其目的是提供深入了解核心燃料的托卡马克与ITER和NSTX（国家球形环实验）相关的参数。未磁化的稠密等离子体射流注入类似于紧凑环形注入，但具有高得多的等离子体密度和总质量，因此所需的注入速度较低。喷流到背景中的大量沉积似乎是通过沿喷流后缘的磁重联来促进的。等离子体射流到背景等离子体中的穿透深度主要取决于射流的初始动能，并且空间局部质量沉积的关键要求是射流的减速时间小于扰动背景磁通量由于磁重联而松弛的时间。这项工作表明，需要更准确地处理重新连接，以充分模拟这个问题。非磁化稠密等离子体射流注入的参数确定为本地化的核心沉积以及边缘本地化模式（ELM）起搏应用在ITER和NSTX相关制度。
2011-05-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Axion magnetohydrodynamics and reconnection-driven axion bursts
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Instituto Politécnico de Lisboa（里斯本高等工程学院，里斯本理工学院）；GoLP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（等离子体与核聚变研究所，里斯本技术学院，里斯本大学）
本文提出超越理想极限的轴子磁流体力学，保留轴子惯性和非理想等离子体本质物理。磁重联自然激发混合阿耳文-轴子模，实现磁场与轴子间的相干能量交换，导致中子星和磁星中磁重联驱动的暂态轴子爆发。
2026-05-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
On energy conservation in extended magnetohydrodynamics
系统地研究了包含霍尔项和电子惯性的扩展磁流体动力学（MHD）模型的能量守恒问题。据观察，常用的模型不保存在理想的限制，即，当忽略粘度和电阻率时。特别是，动量方程中经常被忽略的一项被认为是能量守恒所必需的。
2014-06-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-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
Regular and non-regular solutions of the Riemann problem in ideal magnetohydrodynamics
我们已经建立了一个代码来数值求解黎曼问题的理想磁流体力学（MHD）的任意初始条件下，调查各种解决方案更彻底。该代码不仅可以处理规则的解决方案，其中没有中间冲击，但也可以处理所有类型的非正规解决方案，如果有的话。作为第一个应用程序，我们探讨了初始条件的邻域，该初始条件首先由Brio和Wu（1988）提出，并在文献中经常被用作验证数值代码的标准问题。与通常认为总是存在正则解的观点相反，我们发现了一个初始条件，在这个初始条件下，没有正则解，只有一个非正则解。后一个解在其邻域内只有正则解，并且实际上位于正则解的边界上。这意味着正则解不足以解决理想的MHD黎曼问题，并表明至少某些类型的非正则解是物理的。我们还证明了非正则解不是唯一的。事实上，我们发现对于Brio & Wu初始条件，存在无数个非正则解。这就提出了一个有趣的问题：为什么在数值模拟中总是得到一个特定的非正则解？这对讨论哪些中间冲击是真正可接受的有重要的影响。
2012-10-20 astro-ph.HE math-ph math.MP
On the ideal magnetohydrodynamic stability of the sheared-flow Z pinch
Zap Energy（Zap能量公司）
该研究在理想MHD框架下分析剪切流Z箍缩的稳定性，发现跨阿尔文剪切流虽无法抑制扭曲不稳定性却会激发剪切驱动模式，指出其稳定性最终依赖于有限轨道宽度与耗散等非理想物理。
2026-10-12 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Structure of pressure-gradient-driven current singularity in ideal magnetohydrodynamic equilibrium
本研究通过Hahm-Kulsrud-Taylor问题，揭示了理想磁流体力学平衡中压力梯度驱动的奇异电流密度标度为J~1/√s，解决了传统理论中电流不可积的悖论。
2024-02-09 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Variational Integration for Ideal Magnetohydrodynamics and Formation of Current Singularities
日冕加热一直是太阳物理学中的一个长期难题。帕克猜想自发电流奇异性会导致加热日冕的纳米火花，这一直是有争议的。在理想磁流体力学（MHD）中，光滑的三维线束缚磁场是否能产生真正的电流奇异性？为了在数值上解决这个问题，所采用的方案必须保持磁拓扑结构，以避免在奇异电流密度的存在下人工重联。结构保持数值方法有利于减轻数值耗散，变分积分是一个强大的机器来推导它们。在这篇论文中，我们发展了理想磁流体的变分积分在拉格朗日标签离散纽科姆拉格朗日上的移动网格使用离散外微积分。由于该格式具有内建的冻结方程，因而无需人工重联，是研究电流奇异性形成的最佳格式。使用这种方法，我们首先研究了一个基本的原型问题在2D，Hahm-Kulsrud-Taylor（HKT）问题。它考虑了边界扰动对被剪切场磁化的二维等离子体的影响，其线性解是奇异的。我们发现，随着分辨率的增加，非线性解决方案收敛到一个电流奇异。然后，我们将HKT问题扩展到三维线束缚几何，通过将场线锚定在边界中来模拟日冕。线性的解决方案，这是奇异的，在2D中，被发现是光滑的。对于短系统，非线性解是光滑的。尽管如此，峰值电流密度与系统长度的比例关系表明，非线性解决方案可能会在有限的长度变得奇异。有了现有的结果，我们不能最终确认或排除这种可能性，因为我们不能获得系统长度接近外推临界值的解。
2017-08-28 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.plasm-ph
Conservative regularization of compressible flow and ideal magnetohydrodynamics
理想系统如MHD和欧拉流可能发展出涡量奇点（w =旋度v）。粘度和电阻率是耗散正则化。我们提出了一个最小的，局部的，保守的，非线性的，分散的可压缩流和理想的MHD正则化，在类比的KdV正则化的一维霍普夫方程。这项工作显着扩展了不可压缩欧拉和理想MHD的早期工作。它涉及到一个与密度ρ的平方根成反比的截止λ，这类似于一个位置相关的平均自由程。正则化的“twirl”项是- lambda w x curl w。这一项在有涡量的高速流动中可能是重要的，并在克努森数动力学方程的展开中出现。在理想磁流体力学中，旋度项的磁类比-（B ×旋度B）/（ρ μ_0），作为洛伦兹力出现。我们的正则化保留了理想系统的对称性，并与适当的边界条件，意味着相关的守恒律。能量和拟能服从于由初始数据确定的先验界限。一个哈密顿和泊松括号制定和用于推广的本构关系，有界高阶矩的w和旋度w。一个'漩涡'的速度场被证明运输w/rho和B/rho，推广开尔文-亥姆霍兹和阿尔文定理。定常正则化方程用于模拟旋转涡，MHD箍缩，平面涡面，通道流，平面流和传播的球形和圆柱形涡;解决方案比相应的欧拉更规则。所提出的正则化可以方便地模拟流体/MHD方程，并提供了一致的统计力学的涡/电流丝在3D中，而不会爆破拟能。流体和等离子体系统的详细分析的影响进行了讨论。
2016-11-12 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Peristaltic Flow in Compressible, Ideal Magnetohydrodynamics: A Mechanism For Solar Spicules
University of Salford（萨尔福德大学）
基于可压缩理想MHD的蠕动流模型，在薄管长波近似下计算时间平均体积流量，解释太阳针状体的定向向上流动，并预测观测特征。
2026-08-27 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Derivation of the Hall and Extended Magnetohydrodynamics Brackets
有几种等离子体模型的复杂性介于理想磁流体力学（MHD）和双流体理论之间，霍尔和扩展MHD是两个重要的例子。在本文中，我们调查这些理论的几个方面，最终目标是推导出非正则泊松括号中使用的哈密顿公式。我们提出了完全拉格朗日行动，而不是完全欧拉，或混合欧拉-拉格朗日，以前出现的行动。作为这个过程中的一个重要步骤，我们展示了每个理论的两个平流通量（类似于理想MHD的平流磁通量），还发现，与正确的选择规范，他们有相应的李拖曳势类似的电磁矢量位，和相关的保守螺旋。最后，利用欧拉-拉格朗日映射，我们展示了如何从正则拉格朗日括号导出非正则欧拉括号。
2016-06-02 astro-ph.IM math-ph math.MP
Iharm3D: Vectorized General Relativistic Magnetohydrodynamics
University of Illinois at Urbana–Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Illinois Center for Advanced Studies of the Universe（伊利诺伊高级宇宙研究中心）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
Iharm3D是开源C代码，用于模拟黑洞吸积系统，基于HARM算法实现，去除辐射传输部分，能在任意坐标的笛卡尔网格上求解理想GRMHD方程，为研究提供了有效工具。
2026-07-27 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.plasm-ph
Hall-magnetohydrodynamic waves in flowing ideal incompressible solar-wind plasmas: Reconsidered
众所周知，磁结构的太阳大气支持MHD波沿各种喷流的传播，也包括太阳风。众所周知，在某些条件下，即足够高的射流速度下，传播的MHD模式可以变得不稳定，而不是最常见的Kelvin-Helmholtz不稳定性（KHI）。在这篇文章中，我们将探讨如何传播和不稳定性的特点，沿着一个缓慢的太阳风MHD模式的影响时，他们调查的理想霍尔磁流体力学的框架。如果射流宽度小于或相当于所谓的霍尔参数$l_\mathrm{Hall} = c/ω_\mathrm{pi}$（其中$c$是光速，$ω_\mathrm{pi}$是离子等离子体频率），则霍尔磁流体动力学是适用的。我们模拟太阳风作为一个移动的速度$\vec{v}_0$圆柱形通量管半径$a$，包含不可压缩的等离子体密度$ρ_\mathrm{i}$通过一个恒定的磁场$\vec{B}_\mathrm{i}$。周围等离子体的特征在于其密度$ρ_\mathrm{e}$和磁场$\vec{B}_\mathrm{e}$。在标准模型和Hall-MHD模型的框架下推导了MHD波的色散关系，并以密度对比度$η= ρ_\mathrm{e}/ρ_\mathrm{i}$、磁场比$b = {B}_\mathrm{e}/{B}_\mathrm{i}$和霍尔尺度参数$l_\mathrm{Hall}/a$为输入参数进行了数值求解。结果表明，当$l_\mathrm{Hall}/a$为中等值时…
2020-02-02 astro-ph.SR 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
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
An Unstaggered Constrained Transport Method for the 3D Ideal Magnetohydrodynamic Equations
Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；University of Wisconsin（威斯康星大学）
提出一种基于高分辨率波传播方案的三维理想MHD方程约束传输方法，通过处理弱双曲性和规范选择，保持磁场散度控制与无振荡特性。
2011-02-09 cs.NA math.NA physics.plasm-ph
Finite Difference Weighted Essentially Non-Oscillatory Schemes with Constrained Transport for Ideal Magnetohydrodynamics
Michigan State University（密歇根州立大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）
本文提出高阶有限差分加权本质非振荡（FD-WENO）方案，用于求解二维和三维理想磁流体力学（MHD）方程，通过高阶强稳定性保持Runge-Kutta时间步进方案，解决磁场发散误差问题，实现高精度和高分辨率。
2014-03-04 cs.NA math.NA physics.plasm-ph
Higher-order magnetohydrodynamic numerics
本章介绍超越二阶数值方法范式的基本技术，重点关注双曲守恒律的有限体积格式，并以四阶理想磁流体力学求解器为例探讨高阶数值问题，展示了衰减可压缩湍流的应用结果。
2022-03-31 cs.NA math.NA physics.comp-ph
