Helically symmetric extended magnetohydrodynamics: Hamiltonian formulation and equilibrium variational principles
通过将3D动力学的泊松括号减少到螺旋对称括号，将哈密顿扩展磁流体动力学（XMHD）限制为尊重螺旋对称，作为先前对螺旋对称XMHD研究的扩展（D.A. Kaltsas et al，Phys. Plasmas 24，092504（2017））。从对称Poisson括号中直接得到四类Casimir不变量，并利用它们构造了能量-Casimir变分原理，导出了任意宏观流动的广义XMHD平衡方程.然后将系统转化为Grad-Shafranov-Bernoulli平衡方程的形式。轴对称和螺旋对称的公式可以作为螺旋对称公式的几何约化而得到。作为特例，讨论了不可压缩等离子体的平衡方程的推导，并在忽略电子惯性的情况下，得到了Hall MHD系统的螺旋对称平衡方程。结合具有非平面螺旋磁轴的磁位形，给出了一个不可压缩双贝尔特拉米平衡的例子。
2018-05-25 physics.plasm-ph
Elliptic and hyperelliptic magnetohydrodynamic equilibria
本研究是以前的一个“超椭圆”轴对称平衡开始[Tasso和Throumoulopoulos，物理等离子体5，2378（1998）]的延续。具体地说，一些平衡与不可压缩流不对准的磁场和适当的侧边条件，如“等温”磁表面，“等动力”或P + B^2/2常数磁表面的限制被发现是可约化的椭圆积分。第三类恢复在[Schief，Phys. Plasmas 10，2677（2003）]中发现的最近的平衡。与场取向流相反，这里找到的所有解在磁轴附近的椭圆表面上具有非零的环形磁场。
2004-04-14 physics.plasm-ph
Symmetry transformations for magnetohydrodynamics and Chew-Goldberger-Low equilibria revisited
论文的动机是[O. I. Bogoyavlenskij，Phys.Rev.66，056410（2002）]，我们推广了各向同性压力和不可压缩流平行于磁场的MHD平衡的对称变换，在相应的CGL平衡的情况下，各向异性压力。我们发现，只有当磁场为纯极向时，场向平衡的几何对称性才能被这些变换打破。在这种情况下，我们从给定的轴对称的三维CGL平衡。此外，我们研究了一般的对称变换的MHD和CGL平衡与不可压缩流的任意方向，在一些文件中介绍，并发现他们不能打破原来的平衡的几何对称性，除非速度和磁场是共线和纯极向。
2018-10-16 physics.plasm-ph
Resistive Magnetohydrodynamic Equilibria in a Torus
最近证明，静态，电阻，磁流体动力学平衡，在空间均匀的电导率的存在下，不存在于一个标准的一组假设的对称性和边界条件下的环面。这个困难在“周期性直圆柱近似”中消失了，它与洛伦兹力的旋度j × B的必然非零特性有关。在这里，我们问是否存在一个空间的电导率，允许存在零流量，轴对称电阻平衡在一个圆环，并回答这个问题的肯定。然而，电导率分布的物理性质是不寻常的（例如，在磁性表面上的电导率不可能是恒定的），并且这种平衡是否被认为是物理上可能的仍然是一个悬而未决的问题。
1996-10-07 physics.plasm-ph
New Exact Plasma Equilibria with Axial and Helical Symmetry
本文给出了轴向和螺旋形简化系统的静力平衡磁流体动力学方程的精确解，并讨论了它们之间的关系。对于这两种对称性，物理限制的解决方案进行了讨论，可以看出，出现了两个不同的家庭的物理解决方案，对应于两个不同的压力分布。一种适用于大气限制的等离子体，而另一种适用于驻留在真空中的等离子体。对于真空中的解决方案，径向依赖性被发现表现为周期性的轴对称和螺旋对称。对于这些物理解，只能考虑某个选定区域内的截断解。然后，磁场边界可以由电流片来描述。在文章的最后，将这些静力平衡解转化为非零流速解。
2022-03-26 physics.plasm-ph
Relaxation to magnetohydrodynamics equilibria via collision brackets
亚多重动力学被应用于计算流体动力系统的平衡态。其结果是一种松弛方法，其中哈密顿动力学（辛结构）与耗散机制（度量结构）相结合，使系统松弛到所需的平衡点。具体的度量算子，这是考虑在这项工作中，正式类似于朗道碰撞算子。这些想法是通过案例研究来说明。所考虑的物理模型是涡量形式的欧拉方程、Grad-Shafranov方程和无力MHD平衡。
2018-10-31 physics.plasm-ph
Computation of multi-region relaxed magnetohydrodynamic equilibria
我们描述的建设阶梯压力平衡的极值的多区域，放松磁流体动力学（MHD）能量泛函，结合理想的MHD和泰勒松弛的元素，我们称之为MRXMHD。该模型是兼容的哈密顿混沌理论，并允许三维MHD平衡问题，以制定一个适定性的方式适合于计算。能量泛函离散使用混合有限元，傅立叶表示的磁矢量位和平衡几何，和数值解构造使用步进压力平衡代码，SPEC.Convergence研究径向和傅立叶分辨率。
2012-11-13 physics.plasm-ph
On the Inverse Transfer of (Non-)Helical Magnetic Energy in a Decaying Magnetohydrodynamic Turbulence
在我们的传统理解中，大尺度磁场被认为是源于存在磁螺旋度、差旋或磁旋不稳定性的逆级联。然而，由于最近的模拟已经给出了强烈的迹象表明，即使在没有磁螺旋度的情况下也可能发生逆级联（转移），这种逆级联的物理起源仍然没有完全理解。本文对自由衰减的螺旋和非螺旋磁流体动力学（MHD）湍流进行了两种模拟。我们验证了螺旋和非螺旋磁场在这两种情况下的逆转移，但我们发现基本的物理原理是根本不同的。在前一种情况下，螺旋磁分量导致磁能的逆级联。利用$α$系数导出了大尺度磁场演化的半解析公式，并与模拟结果进行了比较。但在后一种情况下，$α$效应，包括其他传统的发电机理论，都不适合描述非螺旋磁场的逆传递。为了更好地理解这里的物理工作，我们介绍了一个“场结构模型”的基础上存在的不均匀性的磁感应方程。这个模型说明了如何旋度的电动势（EMF）导致建立一个大规模的磁场，而不需要的磁螺旋。并将准正规近似应用于磁能的逆传递。
2017-09-18 physics.plasm-ph
Theory and discretization of ideal magnetohydrodynamic equilibria with fractal pressure profiles
在三维理想磁流体力学中，封闭的通量表面不能同时保持合理的旋转变换和压力梯度，因为这些特征一起产生非物理的无限电流。一组建议的平衡使这些电流无效，通过平坦化每个合理表面周围足够宽的间隔上的压力。这种合理的表面存在于每一个尺度上，其特征在于压力轮廓自相似，因此分形。通过考虑有限数量的合理区域来对压力分布进行数值近似，并通过将支持梯度的无理数分类到子集中来进行数学分析。将这些结果应用于圆柱形几何中给定的旋转变换轮廓，我们发现磁场和电流密度轮廓与分形压力相容。
2017-09-29 physics.plasm-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
Numerical solutions of resistive finite-pressure magnetohydrodynamic equilibria for non-axisymmetric toroidal plasmas
开发了一种混合谱/有限元代码，通过结合双曲平行阻尼方程和动态电阻弛豫，无需假设嵌套磁通面即可数值求解非轴对称环形系统中的电阻性有限压力磁流体动力学平衡，并成功应用于stellarator、tokamak和reversed-field pinch等多种系统。
2024-12-25 physics.plasm-ph
Toroidal Vortices in Resistive Magnetohydrodynamic Equilibria
在考虑欧姆定律的磁流体力学（MHD）中，电阻稳态与理想稳态有很大的不同。只有对于特殊的（可能是非物理的）电阻率分布，静态力平衡方程中的洛伦兹力才能表示为标量的梯度，从而抵消标量压力的梯度。一般来说，洛伦兹力有一个旋度，其方向是产生环形涡。在这里，我们计算，碰撞，高粘性磁流体，所需的轴对称环形稳态的流量，假设均匀的标量电阻率和粘度。流动起源于成对的环形涡流（在所谓的“双烟圈”配置中），并且被认为可能在这种类型的环形驱动磁流体的内部无处不在。这种涡流的存在被证明是为了表征磁流体超过高粘度极限，它们是很容易计算的。
1996-10-07 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
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
Piecewise omnigenous magnetohydrodynamic equilibria as fusion reactor candidates
Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT（CIEMAT 国家聚变实验室）；Universidad Carlos III, Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Princeton University, New Jersey, USA（美国新泽西州普林斯顿大学）
本文提出一种满足理想磁流体动力学平衡方程的分段全向仿星器磁场配置，实现了前所未有的分段全向性，从而在降低径向输运、自举电流和快离子损失的同时保持磁流体动力学稳定性，满足可行聚变反应堆候选的物理标准。
2026-06-02 physics.plasm-ph
On resistive magnetohydrodynamic equilibria of an axisymmetric toroidal plasma with flow
它表明，磁流体动力学平衡状态的轴对称环形等离子体具有有限的电阻率和平行于磁场的流动是由二阶偏微分方程的极向磁通量函数$ψ$耦合伯努利型方程的等离子体密度（这是相同的形式对应的理想MHD平衡方程）以及关系$Δ^\star ψ=V_c σ$。(Here，$Δ^\star$是Grad-Schlüter-Shafranov算子，$σ$是电导率，而$V_c$是恒定环形回路电压除以$2 π$）。特别地，对于不可压缩流，上述偏微分方程变成椭圆形，并且从伯努利方程[H. Tasso和G. N. Throumoulopoulos，Phys. Plasmas { \bf 5}，2378（1998）]。对于形式为$σ=σ(R, ψ)$（$R$是到对称轴的距离）的电导率，可以构造几类具有不可压缩流的解析平衡，它们具有定性上合理的$σ$分布，即具有$σ$的分布在靠近磁轴处取最大值，在等离子体表面取最小值。对于$σ=σ(ψ)$，考虑磁轴附近的关系式$Δ^\starψ= V_c σ(ψ)$，可证明不存在可压缩或不可压缩平衡。这一结果可以推广到更一般的情况下，非平行流躺在磁表面。
2000-09-27 physics.plasm-ph
Hall effect on the joint cascades of magnetic energy and helicity in helical magnetohydrodynamic turbulence
本文通过直接数值模拟和Ulysses观测数据，揭示了螺旋磁流体湍流中霍尔效应通过诱导交叉螺旋度抑制逆级联，从而促进大尺度磁能与螺旋度积累的新机制。
2024-05-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Energy-Casimir, dynamically accessible, and Lagrangian stability of extended magnetohydrodynamic equilibria
在非正则Hamilton框架下，利用能量Casimir变分原理和动态可达稳定性方法，对Eulerian扩展磁流体动力学（XMHD）平衡点进行了形式稳定性分析.具体来说，我们找到明确的充分稳定性条件轴对称XMHD和霍尔MHD（HMHD）的平衡与环形流和平衡与任意流量下的约束扰动。动态访问，二阶变化的哈密顿量，它可以潜在地提供显式的稳定性标准的一般平衡，也得到。此外，我们研究的拉格朗日稳定性的一般拟中性双流体模型写在MHD类变量，通过寻找行动和线性化动力学的哈密顿泛函，工作在一个混合的拉格朗日-欧拉框架。在忽略电子质量的情况下，我们导出了HMHD能量原理，此外，扰动磁势与正则变量之间关系的相容性条件使扰动感应方程由Hamilton运动方程导出。
2020-01-08 physics.flu-dyn 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
Numerical solutions of the three-dimensional magnetohydrodynamic alpha-model
我们提出了直接的数值模拟和阿尔法模型模拟四个熟悉的三维磁流体动力学（MHD）湍流效应：选择性衰减，动态对齐，逆级联的磁螺旋度，和螺旋发电机效应。的MHD α-模型示出捕获的长波长光谱在所有这些问题中，允许在相同的动力学和磁雷诺数的计算机时间和内存显着减少。在螺旋发电机中，α-模型不仅正确地再现了运动状态期间磁能的增长率，而且还捕获了非线性饱和水平和由螺旋湍流产生的大尺度磁场的晚期。
2004-12-03 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Analytic Hall Magnetohydrodynamics toroidal equilibria via the energy-Casimir variational principle
本文基于能量-Casimir变分原理推导了霍尔磁流体动力学轴对称等离子体平衡方程，获得Grad-Shafranov-Bernoulli型方程组的两族解析解，并证实了离子速度面与磁面的分离有利于等离子体约束。
2023-07-29 physics.plasm-ph
Flux pumping and bifurcated relaxations of helical core in 3D magnetohydrodynamic modelling of ASDEX Upgrade plasmas
Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Dutch Institute for Fundamental Energy Research（荷兰基础能源研究所）；Consorzio RFX (CNR, ENEA, INFN, Università di Padova, Acciaierie Venete SpA)（RFX联盟（意大利国家研究委员会、国家能源与新技术机构、国家核物理研究所、帕多瓦大学、威尼斯钢铁公司））；Istituto per la Scienza e la Tecnologia dei Plasmi, CNR（意大利国家研究委员会等离子体科学与技术研究所）；Proxima Fusion GmbH（Proxima Fusion有限公司）
本文基于双温度非线性全MHD模型，研究了ASDEX升级等离子体中通量泵浦的自调节机制及不同哈特曼数下的等离子体行为分叉，通过定量重现电流密度和安全因子剖面，验证了双极效应在维持通量泵浦状态中的有效性。
2026-02-17 physics.plasm-ph
Tokamak MHD equilibria with reversed magnetic shear and sheared flow
本文通过给出与实验一致的安全因子、极向速度和轴向速度分布，构造了具有反向磁剪切（s < 0）和剪切流的圆柱对称磁约束等离子体的磁流体动力学平衡方程的解析解。
2003-11-13 physics.plasm-ph
An Improved Neoclassical Drift-Magnetohydrodynamical Fluid Model of Helical Magnetic Island Equilibria in Tokamak Plasmas
用改进的新经典四场漂移MHD模型计算了扰动离子极化电流对新经典撕裂模稳定性的影响。该计算涉及的压力和标量电势配置文件在附近的相关的磁性岛链，这使得链的传播速度是固定的自洽的确定。两种制度被认为是。首先，一个政权，其中新古典离子极向流阻尼是不够强，以提高极化电流的幅度（相对于板几何形状中发现的）。第二，一个政权，其中新古典离子极向流阻尼足够强，显着提高极化电流的幅度。在这两种制度中，考虑了两种类型的解决方案。首先，自由旋转的解决方案（即，不与静态、共振、磁扰动相互作用的岛链）。第二，锁定解决方案（即，通过与静态、共振、磁扰动的相互作用而在实验室框架中静止的岛链）。在所有情况下，极化电流要么总是稳定的，要么是稳定的，只要eta_i = d ln T_i/d ln n_e不超过某个阈值。在一定的eta_i范围内，极化电流对自由旋转的岛有稳定作用，而对相应的锁定岛有失稳作用。
2015-11-19 physics.plasm-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
On the linear stability of anisotropic pressure equilibria with field-aligned incompressible flow
本文导出了等离子体平衡的线性稳定性的充分条件，其中不可压缩流平行于磁场，$\bf B$，恒定质量密度和各向异性压力使得量$σ_d= μ_0(P_\parallel -P_\perp)/B^2$保持恒定，其中$P_\parallel$（$P_\perp$）是平行（垂直）于$\bf B$的压力张量元.这个条件适用于任何不受几何约束的定常状态。该条件概括了Throumoulopoulos & Tasso（2007）中导出的具有各向同性压力和恒定密度的MHD平衡的相应条件，涉及与磁剪切、流动剪切和垂直于磁表面的总压力变化相关的物理可解释的术语。在此条件的基础上，我们证明了如果一个给定的平衡点是线性稳定的，那么由Bogoyavlenskij对称变换所产生的平衡点也是线性稳定的，只要这些变换中的一个参数是正的.此外，我们研究的压力各向异性，流量和扭转的螺旋磁轴的影响，为一类特定的分析平衡。在这种情况下，我们发现，压力各向异性和流动可能具有稳定或不稳定的影响。此外，具有小扭矩和大螺距的螺旋构型似乎具有更有利的稳定性。
2020-01-16 physics.plasm-ph
MHD equilibria with incompressible flows: symmetry approach
我们确定并讨论了一个家庭的方位角对称，不可压缩，磁流体动力学等离子体平衡极向和环形流的广义格拉德Shafranov（GGS）方程的解决方案。这些解决方案是通过利用不可压缩性假设，为了重写GGS方程在不同的因变量，以及所得到的方程的连续李对称性，特别是一种特殊类型的“弱”对称性。
2015-02-16 physics.plasm-ph
Exact magnetohydrodynamic equilibria with flow and effects on the Shafranov shift
具有任意方向不可压缩流的轴对称等离子体平衡磁流体动力学状态方程的精确解[H。Tasso和G. N. Throumoulopoulos，Phys. Pasmas { \bf 5}，2378（1998）]是针对在磁轴上峰值化的环形电流密度分布而构造的，该环形电流密度分布与磁性$S=-ku$有关，其中$S=d/d u [\varrho (dΦ/du)^2]$（$k$是参数，$u$标记磁性表面; $\varrho(u)$和$Φ(u)$分别是密度和静电势）。它们要么属于天体物理学关注的无界等离子体，要么属于任意纵横比的有界等离子体。对于$k=0$（包括平行于磁场的流动），解用Kummer函数表示，而对于$k\neq 0$用Airy函数表示。本文从用$k\neq 0$描述矩形截面的理想导电边界所包围的等离子体的托卡马克解出发，证明了Shafranov位移是一个递减函数，当$k$为正值时，该函数为零。配置的纵横比越小，此值越大。
2003-12-17 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
Magnetohydrodynamic equilibria of a cylindrical plasma with poloidal mass flow and arbitrary cross section shape
本文在理想磁流体力学理论的框架内研究了具有任意形状截面的纯极向质量流圆柱形等离子体的平衡问题。对于所考虑的系统，它表明，只有不可压缩流是可能的，因此，一般的二维流动平衡方程减少到一个单一的二阶拟线性偏微分方程的极向磁通量函数$ψ$，其中出现四个轮廓泛函的$ψ$。除了当与极向磁场的阿尔文速度有关的马赫数模为1时出现奇点外，该方程总是椭圆的，并允许构造几类解析解。研究了等离子体在理想导电圆柱边界内的精确等离子体方程，得到了等离子体方程中电流密度平坦和电流密度峰值的精确等离子体方程。
1996-08-27 physics.plasm-ph 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
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
On axisymmetric MHD equilibria with incompressible flows under side conditions
在磁流体力学的框架下，在各种物理相关的边条件下，研究了轴对称平衡与不可压缩流的任意方向。为此，一组相关的非线性常微分方程被转化为准线性的和相应的初始值问题的数值求解与适当确定的初始值附近的磁轴。几个平衡，然后构建表面的表面。非场向流动导致了单磁轴、等离子体被限制在一对磁表面内的环形壳结构和双壳状结构的新结构。此外，流动影响磁表面的伸长和三角形。
2007-04-13 physics.plasm-ph
Revisiting Kinematic Fast Dynamo in 3-dimensional magnetohydrodynamic plasmas: Dynamo transition from non-Helical to Helical flows
本文利用可控流体螺旋度的运动学快速发电机模型，首次系统揭示了流体螺旋度对短尺度发电机从非发电机到发电机状态转变的强影响，并展示了磁场几何结构从非扭转到扭转再到雪茄状的过渡。
2022-11-22 astro-ph.GA physics.comp-ph physics.flu-dyn
Two-Loop Turbulent Helical Magnetohydrodynamics: Large-Scale Dynamo and Energy Spectrum
本文对完全发展湍流中的不可压缩螺旋MHD进行了双圈场论分析，发现质量型项会导致平凡基态失稳，并提出引入外部参数或通过旋转对称性自发破缺实现稳定，后者对应湍流发电机阶段，并使磁能谱斜率变陡从而打破能量均分。
2025-06-25 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Local approximation for contour dynamics in effectively two-dimensional ideal electron-magnetohydrodynamic flows
本文用Hamilton方法研究了二维不可压缩理想电磁流体力学（EMHD）流中与冻结正则涡量有关的守恒量的分段常数分布的演化。该研究包括零方位角速度分量的轴对称流动的情况下，也与涡线的螺旋对称的流动的情况下。对于足够大的大小这样一个补丁的守恒量，建议在补丁边界的动力学的局部近似，基于表示的总能量的面积和边界项的总和的可能性。只有边界能产生形状随时间的变形。描述了静止移动配置。
2002-09-13 physics.plasm-ph
Equilibrium reconstruction for Single Helical Axis reversed field pinch plasmas
单螺旋轴（SHAx）结构是强流反场箍缩（RFP）等离子体的自然状态。这些状态的特点是在核心等离子体中存在传输势垒。在这里，我们提出了一种方法来计算这些状态的平衡磁表面的无力近似，这已经实现了SHEq代码。该方法是基于叠加的零阶轴对称平衡和一阶螺旋扰动计算根据Newcomb的方程与边缘磁场测量补充。所测得的电子温度分布，软X射线发射和干涉密度测量计算的磁表面上的映射表明的平衡重建的质量。计算通量表面平均值的程序进行说明，并适用于评估的热导率分布。文中还讨论了所求得的平衡点与欧姆定律的一致性。
2011-01-11 physics.plasm-ph
Parameter study of decaying magnetohydrodynamic turbulence
本文通过直接数值模拟对螺旋与非螺旋MHD湍流的逆向能量转移和衰减规律进行参数研究，发现逆向转移随Pm增加而增长，衰减指数仅取决于Pm和Re，并与以往文献对比讨论了差异原因。
2023-05-04 astro-ph.CO physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Helical turbulent nonlinear dynamo at large magnetic Reynolds numbers
在旋转的天体物理系统中，包括行星、恒星和星系，大尺度磁场的激发和进一步维持通常被认为涉及由螺旋磁流体动力学湍流驱动的流体磁发电机效应。虽然这种情况是有吸引力的一般理由，但它目前仍然在很大程度上不受约束，特别是因为一个基本的了解大规模的流体磁性的非线性渐近行为的天体物理学相关的，但危险的制度，大磁雷诺数$Rm$仍然缺乏。我们探索这个问题，使用本地高分辨率模拟湍流磁流体动力学驱动的非均匀螺旋强迫产生的正弦曲线的动力学螺旋度，模仿半球形分布的动力学螺旋度在旋转的湍流流体体。我们确定了一个过渡在大$Rm$的非线性状态，其次是$Rm\simeq 3\times 10^3$，由强大的，饱和的小尺度磁流体动力学湍流和较弱的，旅行相干大尺度场振荡。这种状态的特点是一个渐进的小电阻耗散的磁螺旋度，其空间重新分布通过动力学螺旋度的半球分布驱动的湍流通量在赤道，并在大$Rm$的重联典型的等离子体团的纠缠的动态磁场的试探性存在。
2021-12-09 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Magnetohydrodynamic "cat eyes" and stabilizing effects of plasma flow
本文将流体力学框架下描述无穷多排全同涡的猫眼定常解推广到具有任意方向不可压缩流动的磁流体动力学平衡方程。扩展的解决方案涵盖了各种平衡，包括一维和二维广义的无力和哈里斯片配置，这是优选的，从那些通常采用的初始状态在重联研究。虽然涡流形状不受磁场的影响，但与平衡非线性相结合的流动通过形成位于猫眼涡流内的压力岛而对等压面产生强烈影响。更重要的是，磁场对齐流的实验融合的相关性和流动剪切有显着的稳定效果，在该地区的压力岛。通过外部轴向（“环形”）磁场增强稳定区域。
2009-01-16 physics.plasm-ph
Omnigenous stellarators with improved ideal and kinetic ballooning stability
本研究利用GPU加速的DESC优化套件设计高β全基因仿星器平衡态，实现了多类不稳定性的稳定控制，还发现了具备第二稳定性的仿星器构型，为经济可行的稳态核聚变仿星器设计提供新路径。
2026-10-27 physics.plasm-ph
Hamiltonian Magnetohydrodynamics: Lagrangian, Eulerian, and Dynamically Accessible Stability -- Examples with Translation Symmetry
由于施加了不同的约束，无耗散流体和磁流体的稳定性条件在拉格朗日、欧拉（能量-卡西米尔）或动态可访问框架内导出时可能采取不同的形式。当存在流动时尤其如此。这些差异进行了明确的探讨，详细工作的两个磁流体动力学的例子：对流对重力在分层流体和旋转磁化等离子体箍缩的conventionally不变的扰动。在第二个例子中，我们以显式形式展示了如何执行Andreussi { \it et al.}中介绍的依赖于时间的重新标记。[物理学] Plasmas { \bf 20}，092104（2013）]，这使得可以将具有流的欧拉平衡重新公式化为重新标记变量中的拉格朗日平衡。在本文中详细介绍的程序提供了一个范例，可以应用到更一般的等离子体配置，此外扩展到更一般的等离子体描述耗散是缺席。
2016-08-24 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Relaxed magnetohydrodynamics with cross-field flow
Mathematical Sciences Institute, Australian National University（澳大利亚国立大学数学科学研究所）；Proxima Fusion（普罗克西玛聚变）；School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋理工大学物理与数理科学学院）
本文研究了放松平衡中跨场流动的建模，通过度量张量将约束流与几何耦合，构建了平板、圆柱和托卡马克几何的平衡态，发现跨场流动与磁岛结构相关，影响磁岛谐波和平衡剖面。
2026-04-04 cs.NA math.NA physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamics of the Early Universe and the Evolution of Primordial Magnetic Fields
我们表明，衰减的磁流体动力学湍流导致更快的增长的原始磁场的相关长度比宇宙膨胀所造成的。作为一个例子，我们考虑在电弱相变过程中产生的磁场。宇宙膨胀本身将产生1 AU的相关长度在目前的时代，而我们发现，相关长度可能是100 AU的顺序，不可能比$10^4$ AU的非螺旋字段。如果原始场是强螺旋的，关联长度可以大得多，但我们表明，即使在这种情况下，它不能超过100 pc。所有这些估计使人们很难相信观测到的银河系磁场是由标准银河系发电机在电弱相变时产生的种子场放大而产生的。
1998-07-24 astro-ph chao-dyn hep-ph
On non existence of tokamak equilibria with purely poloidal flow
本文证明了在磁流体力学（MHD）或霍尔模型框架下，不考虑可压缩性，纯极向质量流的托卡马克定态是不存在的。在压力各向异性和不可压缩流动的单流体等离子体模型中，不存在性仍然存在。
2007-01-23 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Low-shear three-dimensional equilibria in a periodic cylinder
本文对具有磁通面套的非对称环形理想磁流体力学（MHD）平衡方程进行了展开，其中物理量在柱角$θ$和$z$上具有周期$2π$.在恒定的环向角通量表面的横截面被假定为近似圆形，并给出了圆柱形通量表面$r=1$的数据。此外，我们假设磁场线在最低阶磁通面上是闭合的，磁剪切相对较小。我们扩展了Weitzner [Physics of Plasmas 23，062512（2016）]在平坦环面中的早期工作，并证明了可以使用磁通量作为展开参数对所有阶进行幂级数展开。与平环面相比，柱面度规为展开式引入了某些新的特征。然而，处理共振奇点的基本方法仍然是相同的。结果，即使缺乏收敛性证明，再次支持光滑，低剪切非对称环形MHD平衡的可能性。
2019-02-26 physics.plasm-ph
Linking dissipation-induced instabilities with nonmodal growth: the case of helical magnetorotational instability
螺旋磁旋转不稳定性是已知的工作与阻力旋转流与陡峭的负或非常陡峭的正剪切。当允许一些轴向电流流过旋转流体时，剪切力的相应下限和上限Liu连续连接。使用局部近似，我们证明了这种耗散引起的不稳定性的磁流体动力学行为是密切相关的非模态增长和伪谱的基本纯流体动力学问题。
2016-04-25 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Analytic non-axisymmetric 3D MHD equilibria without stellarator symmetry
Google DeepMind（谷歌DeepMind）；Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校机械与航空航天工程系）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克学院）
本文通过引入对称性破缺参数，推广了两族非轴对称理想磁流体力学平衡解，使其打破仿星器对称性，为仿星器平衡代码提供新基准。
2026-10-07 physics.plasm-ph
Helical Fluid and (Hall)-MHD Turbulence: a Brief Review
螺旋度是表征湍流拓扑结构的反射对称性破坏的一种度量，它对湍流的动力学和基本统计特性有着重要的贡献。我们回顾了他们的几个主要特点，新的和旧的，作为双向级联的发现或在发电机问题中的大规模磁场增强的螺旋涡的作用。讨论了磁流体动力学中速度与感应强度的互相关对磁流体动力学的贡献。接下来，我们考虑如何湍流输运的螺旋约束的影响，特别是在磁重联和融合等离子体的上下文中{下一个和两个流体近似}。如何构建非反射对称螺旋流湍流模型的核心问题进行了审查，包括在剪切的存在下，我们最后简要提到的螺旋度的发展中可能发挥的作用强本地化的准奇异结构（在小尺度）。
2021-08-20 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Bayesian equilibria of axisymmetric plasmas
本文提出一种贝叶斯方法，从磁场和压力测量中推断轴对称等离子体平衡态，利用高斯过程建模并引入MHD力平衡约束，通过吉布斯采样探索后验分布。
2022-06-28 physics.plasm-ph
Flexibility and rigidity of free boundary MHD equilibria
研究了具有嵌套通量面的理想不可压缩磁流体的稳态自由边界位形。在二维单连通区域中，我们证明了如果磁场和速度场永远不相称，则任何这样的平衡的唯一可能的区域是圆盘，并且速度和磁场是圆形的。我们给出了非对称平衡的例子，通过施加由奇异电流片电荷分布（外部线圈）产生的外部磁场，占据任何形状的域。一些结果结转到三维轴对称的解决方案。这些结果突出了外部磁场对非对称平衡存在的重要性。
2022-03-31 math.AP physics.flu-dyn 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
On the effect of flux-surface shaping on trapped-electron modes in quasi-helically symmetric stellarators
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Dutch Institute for Fundamental Research（荷兰基础物理研究所）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Department of Physics & Astronomy, Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学物理与天文系）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
本研究针对准螺旋对称仿星器，通过回旋动理学模拟探究可用能量、准螺旋对称性与通量面成形对捕获电子模的稳定化作用，明确了准螺旋对称性和等离子体拉长比的高效指示价值。
2024-04-10 physics.plasm-ph
Intense bipolar structures from stratified helical dynamos
我们进行直接数值模拟的磁流体动力学方程与外部随机强迫和重力的存在。该域被分为两个部分：一个较低的层，其中的强迫是螺旋和上层的螺旋度的强迫是零之间的平滑过渡。在早期，一个大规模的螺旋发电机在底层发展。在稍后的时间，发电机饱和，但垂直磁场继续发展和上升，形成动态双极结构的顶部，后来消失和重新出现。有些结构看起来与太阳上观测到的$δ$斑点相似。这是磁通量集中的第一个例子，由于强密度分层，从自洽发电机模拟，产生双极，超均分强度，磁结构，其能量密度可以超过湍流动能，甚至十倍。
2014-10-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph
