Magnetic-field generation in helical turbulence
我们研究分析放大弱磁场在均匀和各向同性湍流缺乏反射对称性（螺旋湍流）。我们建议，可以发现的磁能和磁螺旋度的谱分布作为自伴，薛定谔型系统的演化方程的本征模。我们认为，大规模和小规模的磁波动不能有效地分离，传统的α模型是，在一般情况下，不是一个足够的描述大规模发电机机制。因此，对这种过程的正确数值模拟应该能够将磁波动分解到非常小的电阻尺度。
2005-12-14 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Fully resolved array of simulations investigating the influence of the magnetic Prandtl number on magnetohydrodynamic turbulence
我们探讨的磁普朗特数Pm的能量和耗散的影响完全解决直接数值模拟的稳态，机械强制均匀磁流体动力学湍流范围Pm = 1/32至32。我们比较的光谱，并表明，如果模拟没有完全解决，陡峭的缩放的动力学磁耗散比与PM被高估。我们还提出了螺旋和非螺旋磁场的衰减湍流的结果，在那里我们发现非螺旋反向光谱转移Pm < 1。这种系统分析的结果有应用，包括恒星，行星发电机，和吸积盘。
2019-01-15 astro-ph.CO physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Inverse transfer of magnetic helicity in direct numerical simulations of compressible isothermal turbulence: scaling laws
在等温理想磁流体力学（MHD）框架下，通过直接数值模拟大尺度机械驱动的湍流，研究了磁螺旋度的逆传递。机械力要么是纯螺线管的，要么是纯压缩的，所考虑的紊流稳态具有均方根（RMS）马赫数0.1 $\lesssim$ M $\lesssim$ 11。一个连续的小规模电动势强迫注入磁螺旋波动，这导致越来越大的磁结构的建立。谱标度指数的观察，对于低马赫数，是一致的不可压缩的情况下与以前的研究。更高的压缩性导致更平坦的磁螺旋度标度指数。与压缩驱动紊流相比，即使在高马赫数下，螺线管驱动紊流与不可压缩情况的偏差也比较小，在压缩驱动紊流中，在相对较低的RMS马赫数M $\gtrsim$ 3下已经可以看到很大的偏差。因此，可压缩效应可以在磁螺旋度的逆传递中发挥重要作用，特别是当湍流驱动器相当压缩时。然而，在不可压缩情况下观察到的理论结果，可以通过适当改变变量，使用阿尔文速度代替磁场，转移到超音速湍流。
2020-09-20 physics.flu-dyn physics.plasm-ph physics.space-ph
Spontaneous spin-up induced by turbulence-driven topological transition of orbits in a tokamak plasma
托卡马克等离子体中普遍存在自发上旋现象，这对等离子体约束至关重要。本文提出了一个动力学理论，证明了在无碰撞托卡马克等离子体中，湍流扩散驱动的轨道拓扑跃迁引起了芯部等离子体的环向旋转。理论预测与著名的核内等离子体流的赖斯标度吻合得很好。这个新的理论预言了国际热核聚变实验堆的$\sim 100km/s$的内禀堆芯平行流动。
2020-03-20 physics.plasm-ph
Turbulence-Induced Safety Factor Profile Flattening at Rational Surfaces in Tokamaks with Low Magnetic Shear
该研究针对低磁剪切托卡马克近有理曲面情形，揭示离子尺度湍流电流通过形成带状磁势波纹和阶梯状安全因子剖面来抑制湍流输运，为ITB形成提供机制解释。
2024-12-02 physics.plasm-ph
Time-Dependent Perpendicular Transport of Energetic Particles in Magnetic Turbulence with Transverse Complexity
用解析方法研究了高能粒子在平均磁场中的磁湍流运动。这里提出的方法允许一个完整的时间依赖性的描述的运输，包括复合子扩散。第一次，它是系统地表明，一旦有横向结构的湍流，扩散恢复，即使没有库仑碰撞调用。子扩散和正常马尔可夫扩散的标准，以及发现。
2017-04-19 physics.plasm-ph
Subcritical transition to turbulence triggered by a magnetic dynamo
本文提出恒星辐射区中由非线性平均场发电机维持的小尺度湍流可被理解为线性稳定流动中的亚临界分岔，并给出一个简单非线性模型来描述大尺度发电机与小尺度磁不稳定性竞争驱动的天体物理湍流转捩。
2023-11-29 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Multiscale interaction between a large scale magnetic island and small scale turbulence
磁岛和湍流之间的多尺度相互作用已被证明通过同时二维测量的湍流和温度和流量剖面。磁岛和湍流通过电子温度（$T_e$）梯度、$T_e$湍流和极向流之间的耦合相互作用。被磁岛改变的$T_e$梯度在磁岛外部达到峰值，在磁岛内部变平。$T_e$湍流可出现在$T_e$梯度增大的区域。$T_e$梯度和极向流剪切的联合作用决定了$T_e$湍流的二维分布。当反向极向流形成时，它可以保持最陡的$T_e$梯度，磁岛更像是电子热输运势垒。有趣的是，当$T_e$梯度、$T_e$湍流和流动剪切增加到超过临界水平时，磁岛变成快速电子热传输通道，这直接导致微小的破坏。
2017-11-03 physics.plasm-ph
Effects of plasma turbulence on the nonlinear evolution of magnetic island in tokamak
磁岛（MI）是由磁场重联引起的，是磁化等离子体中普遍存在的结构。在托卡马克等离子体中，最近的研究表明，MI和环境湍流之间的相互作用可能是重要的非线性MI的演变，但缺乏详细的实验观察和分析，阻碍了进一步的理解。在这里，我们提供了全面的二维观测，表明环境湍流的非线性MI演变的各种影响。结果表明，在托卡马克等离子体中，MI附近的修正等离子体湍流可以导致MI不稳定性的失稳或稳定。特别是，在MI的X点处的显著增强的湍流通过快速磁重联和磁场随机化导致剧烈破坏。
2020-05-07 physics.plasm-ph
Magnetic dynamo action in astrophysical turbulence
本文在Kazantsev Kraichnan模型的框架下研究了湍流速度涨落放大的磁场的结构。我们考虑Kolmogorov分布的速度波动，并假设雷诺数和磁雷诺数都很大。我们提出了完整的数值解的模型的光谱和增长率的磁波动。我们认为天体物理相关的限制大，小磁普朗特数，并解决螺旋和非螺旋的情况下。
2009-04-11 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Subion Scale Turbulence Driven by Magnetic Reconnection
该研究利用空间粗粒化霍尔磁流体模型与MMS卫星数据，首次观测证实磁重联通过向小尺度传递能量驱动亚离子尺度湍流，并得到混合Vlasov-Maxwell模拟支持。
2023-04-20 physics.plasm-ph
The effect of magnetic islands on ITG turbulence driven transport
在这项工作中，我们解决的问题，由于稳态ITG湍流的能量传输时间尺度上的垂直运输的磁岛的影响。我们证明，湍流可以跨越分界线，并加强跨磁岛的垂直输运。由于岛内部的垂直输运决定了新古典撕裂模生长所需的临界岛尺寸，这种增加的输运导致临界岛尺寸大于考虑碰撞电导率时预测的尺寸，但小于使用异常有效电导率时的尺寸。我们发现，在玻姆时间尺度上，湍流能够重新建立温度梯度的岛屿宽度$w \lesssim λ_{turb}$，湍流相关长度的岛屿。通过与只保留垂直温度和无湍流的模拟进行比较，估计岛变平的减少。在中间岛宽度，相当于$λ_{turb}$，湍流能够保持有限的温度梯度在整个岛。
2015-01-05 physics.plasm-ph
Enhanced Dissipation Rate of Magnetic Field in Striped Pulsar Winds by the Effect of Turbulence
在这封信中，我们报告了波印廷通量主导流（如蟹状星云脉冲星风）激波后区域磁场耗散的湍流加速。我们已经进行了二维电阻相对论磁流体力学模拟的亚音速湍流驱动的Richtmyer-Meshkov不稳定性的波印廷通量占主导地位的流在脉冲星风的冲击波阵面。我们发现，湍流拉伸电流片，这大大提高了磁场的耗散，并且大部分的初始磁场能量在几个涡流翻转时间内耗散。我们还发展了一个简单的解析模型，磁场的湍流耗散与我们的模拟吻合得很好。分析模型表明，即使在小电阻率极限下，耗散率也不依赖于电阻率。我们的发现可能会缓解蟹状星云脉冲星风星云的σ-问题。
2012-06-11 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Nonlinear Dynamics of Magnetic Islands Imbedded in Small-Scale Turbulence
在一个简化的磁流体动力学模型中，数值研究了压力梯度驱动湍流中磁撕裂岛的非线性动力学行为。这项研究揭示了撕裂不稳定性的线性和非线性阶段的压力梯度的属性控制的制度。在这些区域中，压力和磁通量之间的相互作用决定了饱和状态的动态。二次不稳定性可以发生，并通过触发极向旋转强烈修改磁岛动力学。结果表明，复杂的非线性相互作用之间的岛屿和湍流是非局部的，涉及小尺度。
2011-03-23 physics.plasm-ph
ETG Turbulence Induced Energy flux in the Large Laboratory Plasma
大体积等离子体装置（LVPD）已经成功地证明了在有限等离子体β条件下激发电子温度梯度（ETG）驱动的湍流，其中满足ETG湍流的阈值条件。观测到的模式遵循ETG湍流的波矢标度和频率排序。同时测量电子温度，$δT_e $，等离子体密度，$δn_e $和潜在的，$δV_f $的波动。密度与电位、温度与电位涨落之间的相关系数分别为$ C_{δn_e δϕ_f}\sim -0.8 $和$ C_{δT_e δϕ}\sim -0.9 $，呈强负相关。这些相关的密度，温度和潜在的波动导致湍流热通量的产生。测量的热通量与ETG模型方程的理论估计的热通量进行了比较。实验结果表明，净热流是径向向外的。
2019-02-22 physics.plasm-ph
Modeling of convective cells, turbulence, and transport induced by a radio-frequency antenna in the tokamak boundary plasma
本研究用Hermes模型模拟托卡马克边界等离子体中射频天线鞘层偏置，揭示其对对流胞形成、密度剖面平坦化及湍流输运的影响，并推断杂质离子呈玻姆型扩散。
2025-09-09 physics.plasm-ph
Production of a chiral magnetic anomaly with emerging turbulence and mean-field dynamo action
在相对论磁化等离子体中，左手和右手费米子的数密度不对称，即，非零手性化学势μ_5导致沿磁场的电流。这将导致一个手征发电机不稳定性的均匀mu_5，但我们的模拟揭示了发电机，即使波动mu_5与零均值。它产生磁主导的湍流，并通过磁α效应产生平均磁场。最后，得到了与初始条件无关的μ_5的普遍标度不变k^（-1）谱和k^（-3）磁谱.
2022-02-12 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.flu-dyn
Influence of a large-scale field on energy dissipation in magnetohydrodynamic turbulence
在磁流体动力学（MHD）湍流中，大尺度磁场为小尺度动力学设定了一个优选的局部方向，改变了各向同性情况下的湍流统计。即使在没有总磁通量的情况下也会发生这种情况，因为MHD湍流形成随机取向的大尺度强磁场域。因此，研究小尺度磁等离子体湍流的习惯是假设一个相对于湍流涨落的强背景磁场。例如，这是在等离子体的简化模型中完成的，例如简化MHD、降维动力学模型、陀螺动力学等，这使得理论计算更容易并且数值计算更便宜。然而，最近已经清楚的是，湍流能量耗散集中在强磁场变化的区域。相当一部分的能量耗散可能局限于非常小的体积中，对应于强磁化畴之间的边界。在这些区域，简化模型不适用。这对磁等离子体湍流中粒子加热和加速的研究具有重要意义。本文的目的是系统地研究局部磁场变化与磁能量耗散之间的关系，并了解其对模拟真实湍流等离子体中能量耗散的影响。
2017-03-09 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Intermittency and turbulence in a magnetically confined fusion plasma
本文研究了反向场箍缩等离子体中磁湍流的不稳定性。我们表明，磁场差异的概率分布函数不是尺度不变的，这是这些功能的翅膀更重要的是在最小的尺度，一个经典的签名的不稳定性。我们发现，标度律也出现在一个区域非常接近的限制设备的外壁，我们提出的证据表明，所观察到的不透明度增加移动到墙上。
2001-01-30 nlin.CD physics.data-an physics.flu-dyn
Transport enhancement and suppression in turbulent magnetic reconnection: A self-consistent turbulence model
通过增强传输，湍流预计有助于快速重联。然而，湍流的影响并不那么简单。除了增强输运外，某些环境下的湍流还表现出抑制输运的作用。在存在湍流交叉螺旋度的情况下，这种输运增强和抑制之间的动态平衡发生。由于这种动态平衡的结果，有效增强磁扩散率的区域被限制在一个狭窄的区域内，导致快速重联。为了证实这一观点，本文提出了一个描述磁重联的自洽湍流模型。借助于数值模拟，其中湍流效应通过湍流模型以一致的方式并入，确认了湍流磁重联中的动态平衡。
2014-01-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Effect of resonance magnetic perturbation on edge-core turbulence spreading in a tokamak plasma
本研究利用环位形电磁朗道流体模型，探究共振磁扰动对托卡马克等离子体边缘-芯部湍流传播的影响，发现RMP激发的共振面剪切流可阻挡湍流向内传播、降低芯部湍流水平。
2023-07-25 physics.plasm-ph
Generation of Magnetic Field by Combined Action of Turbulence and Shear
在细长剪切盒中数值研究了非螺旋湍流中叠加线性剪切的平均场发电机的可行性。发现磁场在远大于湍流外尺度的尺度上呈指数增长，其特征尺度为l_B ~ S^{-1/2}，增长率为γ ~ S，其中S为剪切率。这种新发现的剪切发电机效应可能代表了一个非常通用的机制，产生大规模的磁场在广泛的一类天体物理系统的空间相干平均流量。
2008-05-06 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Turbulence with Magnetic Helicity that is Absent on Average
本文研究平均磁螺旋度为零的湍流，揭示Hosking积分作为新守恒量在MHD、霍尔效应及手征费米子等系统中的标度行为，并分析旋转对逆级联的抑制作用。
2023-05-26 physics.plasm-ph
Global gyrokinetic simulation of magnetic island induced ion temperature gradient turbulence in toroidal plasma
本研究通过回旋动理学模拟发现，磁岛可独立驱动ITG湍流，并诱发涡旋流；磁岛越宽，涡旋流越宽，输运越强，当磁岛宽度达21倍离子回旋半径时，湍流输运水平与压力梯度驱动相当。
2023-12-27 physics.plasm-ph
Relation of Astrophysical Turbulence and Magnetic Reconnection
天体物理学中的流体一般都是湍流的，这一点在大多数输运过程中都必须加以考虑。讨论了湍流对磁重联的影响以及磁重联对MHD湍流级联的影响。我们显示了磁湍流和磁重联的内在的相互依赖和相互关系，特别是，在3D强磁湍流需要重联和3D磁湍流需要快速重联。我们遵循Eyink，Lazarian & Vishniac 2011中的方法，证明了如果用湍流的Richardson扩散代替普通的欧姆扩散，可以恢复Lazarian & Vishniac 1999中快速磁重联的表达式。然而，这并没有恢复磁湍流扩散的概念，该概念假设磁场可以以被动的方式混合到非常小的耗散尺度。相反，我们处理的重联动态重要的磁场束，强烈抵制弯曲，并有明确的平均方向弱扰动的湍流。我们认为，在湍流的存在下，磁通冻结的概念需要修改。由磁湍流引起的扩散可以称为重联扩散，因为它是基于磁场线的重联。重联扩散对磁化等离子体中的连续输运过程和恒星形成有重要意义。此外，湍流介质中的快速磁重联引起高能粒子的一阶费米加速，可以解释太阳耀斑和伽马射线暴。然而，这些发展的最戏剧性的后果是，标准的磁通冻结的概念，必须从根本上修改湍流的存在。
2011-11-30 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetopause reconnection and indents induced by foreshock turbulence
基于全球混合模拟结果，我们预测前震湍流可以到达磁层顶，并导致重联以及地球大小的凹痕。在我们的模拟中，行星际磁场（IMF）和太阳风都是恒定的，因此所有的动力学都是由前震不稳定性产生的。在模拟中的IMF主要是太阳地球对齐一个弱的北向和零黎明黄昏的组成部分，这样的太阳下磁层顶重联预计没有前震湍流修改磁鞘场。我们给出了一个重联的例子来说明，湍流可以产生大的磁剪切角横跨磁层顶，诱导局部突发重联。磁层顶重联和由前震湍流的影响而产生的凹痕可能有助于行星等离子体的昼侧损失。
2021-04-23 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Sustained turbulence and magnetic energy in non-rotating shear flows
从数值模拟，我们表明，非旋转磁流体动力学剪切流是不稳定的有限振幅的速度扰动，成为湍流，导致的增长和维持的磁能，包括大规模的领域。这支持的概念，持续的磁能从湍流是独立的驱动机制足够大的磁雷诺数。
2017-03-08 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
The Development of Magnetic Field Line Wander by Plasma Turbulence
等离子体湍流普遍存在于空间和天体物理等离子体中，介导能量从大尺度电磁场和等离子体流到小尺度的非线性传递，在小尺度下能量可能最终转化为等离子体热。但是等离子体湍流通常也会导致穿过等离子体的磁场的缠结。由此产生的磁场线的漂移可能会显著影响许多重要的物理过程，包括宇宙射线和高能粒子的传播，磁聚变装置中的约束，以及湍流、磁重联和粒子加速的基本过程。详细回顾了磁场线漂移的各种潜在影响，并确定了一些重要的理论考虑，可能会影响天体物理等离子体湍流中磁场线漂移的发展和饱和。亚离子长度尺度的动力学阿尔芬波湍流的非线性gyrokinetic模拟的结果进行评估，了解发展和饱和的湍流磁能谱和磁场线漂移。研究发现，湍流空间和天体物理等离子体通常包含一个随机的磁场，由于强等离子体湍流场的纠缠。未来的工作将探讨如何饱和磁场线漂移变化的等离子体湍流的振幅和热磁压力的比例，称为等离子体β的函数。
2017-07-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Resonance Broadening Induced Nonlinear Saturation of Kinetic Alfven Turbulence in the Interplanetary Plasma
利用共振加宽理论研究了束粒子激发的离子回旋阿尔芬湍流的饱和问题。使粒子去相关的随机散射包括由电场引起的随机加速和湍流磁镜像效应。湍流镜像产生非高斯修正的轨道，即使随机电场和磁场是高斯。预测的稳态湍流水平呈现出峰值角分布，最大值在θ ~ 60度附近。
1996-12-31 adap-org astro-ph nlin.AO
Numerical study of the magnetic electron drift vortex mode turbulence in a nonuniform magnetoplasma
本文模拟研究了在等离子体温度和密度以及外加磁场存在不均匀性的情况下磁等离子体中磁电子漂移涡旋（MEDV）模的湍流。研究表明，磁场的不均匀性的影响是抑制流光状结构观察到在以前的模拟研究没有背景磁场。的MEDV模式湍流表现出非通用（非柯尔莫哥洛夫型）的等离子体参数的不同设置的光谱。在存在不均匀磁场的情况下，频谱变为7/3幂律，这比没有磁场梯度的情况更平坦。这项工作的相关性，在实验室中的激光产生的等离子体被简要提及。
2009-06-08 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Mechanism for Sequestering Magnetic Energy at Large Scales in Shear-Flow Turbulence
大尺度剪切流对磁场的拉伸通常被认为会导致小尺度的增强和产生，本文根据天体物理学中对大尺度磁场的持续观测重新研究了这一问题。结果表明，在磁流体动力学湍流，不稳定的剪切流有意想不到的效果，隔离在大尺度的磁能，由于抵消非线性激发的大尺度稳定的本征模的应变运动。通过耗散率、能量转移率和通过人工去除稳定模式的磁场演化的可视化来量化这种效应。这些分析表明，仅基于线性不稳定性物理学的预测错过了实质性的动态，包括磁波动。
2022-06-14 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Dynamic anisotropy in MHD turbulence induced by mean magnetic field
本文通过对直接数值模拟结果的分析，研究了在大尺度磁场B 0作用下强磁流体湍流中各向异性的发展。我们的结果表明，速度和磁场的不同分量之间发展的各向异性是垂直速度分量u？以及并联分量uk的能量的前向级联。逆叶栅发展为强B 0，其中流动通过抑制沿磁场的波动而呈现强旋涡结构。通过研究各向异性能谱、能通量和不同尺度间的壳-壳能量传递，详细研究了逆级联和正级联。
2017-06-06 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetic Discontinuities in Magnetohydrodynamic Turbulence and in the Solar Wind
最近对太阳风湍流的测量报告指出，在磁场中存在间歇性的、指数分布的角度不连续性。在这封信中，我们研究这种不连续性是否可以产生的磁流体动力学（MHD）湍流。我们检测的不连续性，通过测量的波动的磁场方向，Δ θ，通过固定的空间增量Δ x在直接数值模拟的MHD湍流与施加均匀的引导场B_0。发现δ θ的概率密度函数（pdf）的一个大区域遵循指数衰减，与exp（-δ θ/θ_*）成比例，对于宽范围的导场强度，特征角θ_*~（14 deg）（b_rms/B_0）^0.65。我们发现，在太阳风中观察到的不连续性可以通过合理的b_rms/B_0比的MHD湍流再现。我们还观察到一个多余的小角度的不连续性时，Δ x变小，可能表明耗散尺度结构的统计意义越来越大。在这种情况下，pdf的结构非常类似于太阳风中的两种群pdf。因此，我们建议，强的不连续性与惯性范围内的MHD湍流，而弱的不连续性出现近耗散范围内的湍流。此外，我们发现磁场方向的结构函数呈现出反常的标度指数，这表明间歇结构的存在。
2012-04-19 astro-ph.SR nlin.CD physics.flu-dyn
Spectra of magnetic turbulence in a relativistic plasma
本文通过唯象分析与二维PIC模拟研究磁主导无碰撞相对论等离子体中的强Alfvén湍流，给出总能量、残余能量、动态排列及惯性区陡化谱的标度律。
2023-06-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetic reconnection-driven turbulence and turbulent reconnection acceleration
该研究采用MHD-PIC方法数值模拟磁重联驱动湍流与粒子加速，揭示了自驱动湍流稳态的能量分配、重联驱动湍流的复杂性及强磁场对加速效率的提升作用，为相关天体物理研究提供新视角。
2023-06-06 astro-ph.HE hep-th physics.plasm-ph
Factors Controlling the Statistics of Magnetic Reconnection in MHD Turbulence
University of Delaware（特拉华大学）；University of Waikato（怀卡托大学）；University of Hawaii at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Princeton University（普林斯顿大学）
研究揭示了磁流体动力学湍流中磁重联统计特性与全球湍流磁场的关系，发现重联率分布与湍流磁场幅度存在强相关性，表明磁重联在能量耗散中起重要作用。
2025-12-31 physics.plasm-ph physics.space-ph
Guiding Center Derivation of the Generalized Hasegawa-Mima Equation for Drift Wave Turbulence in Curved Magnetic Fields
本文在引导中心运动框架内推导出与广义长谷川-前岛方程数学等价的GHM方程，放宽了漂移波湍流排序，使方程适用于任意磁场几何和电子空间密度。
2023-05-26 physics.plasm-ph
Reconnection-controlled decay of magnetohydrodynamic turbulence and the role of invariants
我们提出了一个新的理论图片的磁主导，衰减湍流的情况下，平均磁场。我们证明，这种湍流是由磁结构的重联，而不是由理想的动力学，如先前所假设的。我们得到预测的磁能衰减规律，提出湍流衰变的重联时间尺度，同时尊重守恒的某些积分不变量表示拓扑约束所满足的重联磁场。众所周知，磁螺旋度对于初始螺旋场配置是这样的不变量，但不约束非螺旋衰减，其中体积平均磁螺旋度密度为零。对于这样的衰减，我们提出了一个新的积分不变量，类似于Loitsyansky和萨夫曼不变量的流体动力学湍流，表示保守的随机（缩放为$\mathrm{volume}^{1/2}$）磁螺旋包含在任何足够大的体积。我们的处理导致了对磁能衰减定律的新预测：特别是，当我们期望重连快速时螺旋湍流的规范$t^{-2/3}$幂律时（即，等离子体团为主的或随机的），我们发现一个较浅的$t^{-4/7}$衰减在缓慢的'斯威特帕克'重联制度，在更好的协议与现有的数值模拟。对于非螺旋领域，目前还没有明确的理论，我们预测的$t^{-10/9}$和$t^{-20/17}$的快速和缓慢的重联制度，分别幂律。我们制定了一个一般原则的湍流系统的衰减受到保存的Saffman一样的不变量，并提出它如何可能被应用到MHD湍流与强平均磁场和各向同性MHD湍流与初始均分之间的磁场和动能。
2021-09-02 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Fast Diffusion of Magnetic Field in Turbulence and Origin of Cosmic Magnetism
湍流被认为在宇宙磁性的起源中起着重要的作用。虽然众所周知，湍流可以有效地放大均匀的或空间均匀的种子磁场，但不清楚我们是否可以对局部种子磁场得出类似的结论。主要的不确定性是磁场扩散率的尺度大于外部尺度的湍流。为了测量这些大尺度上的磁场扩散率，我们进行了数值模拟，其中湍流的外尺度远小于系统的尺寸。我们数值比较扩散的本地化种子磁场和本地化的被动标量。我们发现，扩散的磁场可以远远快于被动标量和湍流可以有效地放大本地种子磁场。根据模拟结果，我们建立了一个磁场快速扩散模型。我们的模型表明，一个局部种子磁场可以填充整个系统在（L_sys/L）倍的大涡周转时间和增长的磁场停止在最大（15，L_sys/L）倍的大涡周转时间，其中L_sys是系统的大小和$L$是驱动规模。我们的发现意味着，无论种子场的形状如何，在湍流系统中，例如宇宙或星系的大尺度结构中，快速磁化都是可能的。
2013-03-06 astro-ph.CO physics.plasm-ph
A transport-like approach to turbulence-mediated magnetic reconnection
针对自驱动湍流介导的磁重联，论文利用重联与湍流涨落的时间尺度分离及平均场的MHD尺度特性，提出类输运框架，为高效数值计算提供理论支撑。
2023-12-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Wavelet analysis of magnetic turbulence in the Earth's plasma sheet
最近的研究为等离子体片中磁湍流的多尺度性质提供了证据。小波方法代表了现代时间序列分析技术，适合于描述多尺度湍流的统计特性。研究了在航天器处于等离子体片中的一段时间内，FGM（磁通门磁力计）磁场的高分辨率（~67 Hz）测量。当星系团通过不同的等离子体区域时，物理过程表现出磁流体动力学（MHD）和小的，可能是动力学尺度的非稳态特性。因此，基于小波的技术的实施变得复杂，由于统计瞬态性质的磁波动和有限尺寸效应。利用允许矩存在性检验的监督多尺度技术，研究了高阶统计量的鲁棒性。在此基础上，研究了等离子体片厚度变化时的磁湍流特性。
2004-10-21 physics.plasm-ph physics.space-ph
Gyrokinetic simulation of ITG turbulence with toroidal geometry including the magnetic axis by using field-aligned coordinates
摘要将静电陀螺动力学非线性湍流全球程序NLT的场向坐标模拟域扩展到包括磁轴。用自然边界代替磁轴附近的人工边界。在Vlasov求解器中，通过考虑场向坐标系中固定网格点的空间关系，处理了磁轴处的奇异性。提出了一种新的泊松方程求解器，利用高斯定理导出了方程组的系数矩阵。对绝热电子作用下的ITG湍流进行了非线性弛豫实验。通过在模拟域中包括磁轴，陀螺中心守恒得到了很大的改善。在没有磁轴的情况下，得到的纬向场和扰动静电势的径向分布与前人的结果不同。
2018-09-12 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Tearing instability in Alfvén and kinetic-Alfvén turbulence
近年来，人们认识到磁等离子体湍流和磁场重联是一种内在相关的现象。湍流波动产生剪切磁场区域，该剪切磁场区域由于撕裂不稳定性和重联而变得不稳定，从而在相应的尺度上改变湍流。在这篇文章中，我们给出了一个简短的讨论撕裂介导的磁湍流的一些最近的结果。我们说明了这个迅速发展的研究领域的主要思想集中在两个重要的例子-磁流体动力学阿尔文湍流和小尺度动力学阿尔文湍流。由于这些现象在空间物理学和天体物理学中的各种潜在应用，我们特别试图不通过繁重的分析推导来过载文本，而是提出一个非湍流和重连理论专家可以访问的定性讨论。
2019-10-27 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Growth of a localized seed magnetic field in a turbulent medium
湍流发电机涉及湍流介质中种子磁场的放大，并且主要针对均匀或空间均匀的种子磁场进行研究。然而，一些天体物理过程（例如来自活动星系的喷流、星系风或星系团中的冲压压力剥离）可以提供局部种子磁场。本文数值研究了湍流介质中局域种子磁场的放大。在整个论文中，我们假设湍流的驱动尺度与系统的大小相当。我们的调查结果如下。首先，湍流可以非常有效地放大局部种子磁场。磁能密度的增长率与均匀籽晶磁场的增长率一样高。这一结果意味着，天体喷出的磁场可能是星团中磁场的一个可行来源。第二，局部种子磁场非常快地分散并填充整个系统。如果一个系统（例如星系团或暗条）中的湍流是在大尺度上驱动的，我们预计磁场要充满整个系统需要几个大涡翻转时间。第三，局部种子磁场的增长和湍流扩散在高磁普朗特数湍流中也很快。第四，即使在衰减的湍流中，局部的种子磁场也可以最终充满整个系统。虽然磁场在纯衰减湍流中的扩散速率并不快，但附加的强迫可以增强这种扩散速率。
2012-09-27 astro-ph.CO physics.plasm-ph
Persistence of small-scale anisotropy of magnetic turbulence as observed in the solar wind
利用Helios 2号探测器观测的太阳风资料，研究了磁流体动力学湍流的各向异性。我们调查的行为的完整的高阶矩张量的磁场增量，我们比较通常的纵向结构功能，具有各向同性和各向异性的贡献，完全各向异性的贡献。标度指数已被提取的插值标度函数。与流体流动中常见的湍流不同，小尺度的磁波动保持各向异性。我们讨论了各向异性和双折射率的径向依赖性以及它们之间的关系。
2006-07-13 physics.data-an physics.plasm-ph physics.space-ph
Mode Composition Shapes Magnetic Anisotropy in Solar Wind Turbulence
University of California, LA（加州大学洛杉矶分校）
研究揭示太阳风湍流中磁各向异性与压缩模态的关系，为三维湍流cascade提供了新视角。
2025-12-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Complexity of magnetic-field turbulence at reconnection exhausts in the solar wind at 1 AU
磁重联是空间和天体物理等离子体中将磁能转化为粒子动能和等离子体热能的复杂机制。此外，磁重联和湍流似乎是密切相关的等离子体。我们分析了磁场湍流的排气中检测到的四个重联事件的太阳风使用詹森-香农复杂性熵指数。行星际磁场分解到LMN坐标使用混合最小方差技术。第一个事件的特点是延长排气期，使我们能够获得的标度指数的高阶结构函数的磁场波动。通过计算的复杂性熵指数，我们表明，更高程度的不确定性是相关的低熵和更高的复杂性在惯性子区。我们还计算了其他三个重联排气事件的复杂性熵指数。对于所有四个事件，磁场的$B_L$分量显示出比$B_M$和$B_N$分量更低程度的熵和更高程度的复杂性。我们的研究结果表明，相干结构可以负责减少熵和增加复杂性内的重联排气在磁场湍流。
2021-10-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Joint inverse cascade of magnetic energy and magnetic helicity in MHD turbulence
我们发现，相反方向的能量和磁螺旋度的通量共存的惯性范围内充分发展的磁流体动力学（MHD）湍流与小尺度源的磁螺旋度。利用磁流体动力学湍流的螺旋壳模型，我们研究了高雷诺数磁流体动力学湍流的螺旋度注入的规模是远远小于能量注入的规模。在比螺旋度强迫尺度更大的尺度范围内，出现了类似于Schneck的效应，导致谱斜率的局部减小。斜率的变化在一个域中具有较高的相对磁螺旋度，这决定了在给定尺度下与螺旋模式相关的磁能的一部分。如果相对螺旋度接近1，则光谱斜率趋向于$-3/2$。我们表明，这种能量堆积是由与磁螺旋度相关的磁能的逆级联引起的。这种负能通量是纯磁能转移的贡献，它在非螺旋极限中消失。在天体物理发电机的背景下，我们的研究结果表明，一个大规模的发电机可以在小尺度上产生的磁螺旋度的影响。特别是动力学螺旋度，根本不参与这个过程。一个有趣的发现是，一个反向级联的磁能可以提供一个小规模的源的磁螺旋度波动没有平均注入的磁螺旋度。
2014-12-10 astro-ph.GA physics.plasm-ph
The usefulness of Poynting's theorem in magnetic turbulence
我们重写了坡印廷定理，该定理已经在以前的出版物（Treumann & Baumjohann 2017）中使用，以推导湍流磁功率和电功率谱密度之间的关系，以明确机械贡献的进入位置。然后，我们明确使用的相对论变换的湍流电的波动，得到的表达式只依赖于磁场和速度的波动。任何电波动都只起中间作用。在上述文献结果的基础上，建立了Alfvénic和非Alfvénic湍流的湍流电导率谱方程。基于观测的讨论，他们的应用程序中的太阳风湍流。惯性范围内的太阳风湍流表现出混沌和自组织的迹象。
2017-12-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Extended magnetic reconnection in kinetic plasma turbulence
本文通过磁通量输运方法在三维动力学等离子体湍流模拟中发现，重联X线可延伸至系统尺度，颠覆了重联呈斑块状的旧观点，并揭示其受临界平衡调控。
2023-08-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Towards Synthetic Magnetic Turbulence with Coherent Structures
针对传统合成湍流缺少间歇性相干结构的问题，本文提出一种具备相干结构、条件结构函数标度和磁力线曲率统计的新方法，并考察带电粒子增强输运，推动更物理忠实的合成磁湍流构建。
2024-05-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Diffusion of cosmic rays in MHD turbulence with magnetic mirrors
宇宙射线（CR）的扩散是由其与磁流体动力学（MHD）湍流的相互作用决定的，是一个具有许多天体物理意义的基本物理过程。我们考虑了磁流体湍流对CRs扩散的磁镜效应。由于湍流磁场的固有超扩散，具有经历镜面反射的大螺距角的CR，即，弹跳的CR没有被捕获在磁镜之间，而是沿着湍流磁场扩散地移动，导致新型的平行扩散，即，镜面扩散这种镜面扩散通常比经历回转共振散射的具有小俯仰角的非弹跳CR的扩散慢。在磁镜像和俯仰角散射之间的平衡的临界俯仰角是重要的，用于确定弹跳和非弹跳CR的扩散系数和它们的缩放与CR能量。我们发现非普遍的能量标度的扩散系数，依赖于MHD湍流的属性。
2021-10-08 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Role of magnetic field curvature in magnetohydrodynamic turbulence
磁场被湍流传输和缠结，即使它们由于非理想或电阻效应而失去同一性。总的来说，场线经历了拉伸-扭曲-折叠的过程。曲率场，标量的磁场线的纠缠的措施，在这里详细研究，在磁流体动力学湍流的背景下。一个重要的发现是曲率和磁场的大小是反相关的。高曲率与低磁场共位，这引起曲率场的概率密度函数的幂律尾部。将磁能转换为流动和热能的曲率漂移项在很大程度上取决于曲率场行为，该关系有助于解释由于曲率漂移而导致的粒子加速。这也增加了湍流效应很可能在粒子扰动中起重要作用的证据，因为湍流驱动更强的纠缠场配置，因此曲率。
2019-04-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Radiation-induced electron spin polarization in ultrarelativistic kinetic turbulence
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）
利用粒子网格模拟研究高磁化条件下超相对论动力学湍流辐射等离子体中的电子自旋极化，发现非平衡湍流演化中轻子发射高能光子伴随自旋翻转可维持显著自旋极化，并识别出电磁动力学湍流区域，其特征参数由电场与磁场能量密度之比界定。
2026-09-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
