具有剪切流的亚临界等离子体中跃迁的非线性方法
等离子体物理
2018-01-17 v2 流体动力学
摘要
在许多等离子体系统中，引入微小的背景剪切流足以使系统在线性意义上稳定。然而，非线性动力学对剪切流的敏感程度远低于平均线性增长率，极小幅度的扰动即可导致持续湍流。我们探索了如何以及何时发生从近层流态到持续湍流跃迁的一般性表征问题，并以交换不稳定性模型作为具体示例。这些问题本质上是非线性的，其答案必须超越小扰动的线性瞬态放大。因此，本文探索了两种考虑非线性相互作用的方法。第一种方法是边缘跟踪，用于识别层流态和湍流态吸引域之间的边界。在此，发现该边缘结构围绕一个精确的、局域的行波解构建；该解在定性上与湍流区域中观察到的雪崩式爆发相似。第二种方法是非线性非模态稳定性理论的应用，它使我们能够识别可触发湍流的最小扰动（该问题的最小种子），从而量化层流区域的稳定程度。从这些完全非线性方法中获得的结果，为最小种子的半解析近似推导提供了信心。
引用
@article{arxiv.1708.03565,
title = {A nonlinear approach to transition in subcritical plasmas with sheared flow},
author = {Chris C. T. Pringle and Ben F. McMillan and Bogdan Teaca},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.03565},
year = {2018}
}