基于数值模拟的大尺度发电机增长率研究及其对平均场理论的启示
等离子体物理
2015-06-15 v2 地球与行星天体物理
天体物理仪器与方法
太阳与恒星天体物理
摘要
理解磁流体动力学极限下湍流等离子体中大尺度磁场的增长是磁发电机理论的目标之一。特别是，评估模拟中大尺度螺旋场的增长和饱和与现有理论预测的吻合程度，对于取得进展至关重要。利用各向同性受迫湍流的数值模拟（无大尺度剪切），我们聚焦于此前尚未测试的几个比较方面：(1) 领先的平均场发电机理论将场分解为大尺度和小尺度，预测大尺度螺旋场的增长率由动能螺旋度与电流螺旋度之差决定，而不依赖于小尺度磁场中的非螺旋能量。我们的模拟表明，来自完全螺旋受迫的大尺度场增长率确实不受前驱非螺旋发电机放大或不放大小尺度磁场存在与否的影响。然而，由于我们模拟中的前驱非螺旋发电机产生的场相对于动能处于强烈的次均分状态，我们尚不能排除更强的非螺旋小尺度场可能产生的潜在影响。(2) 我们在模拟中发现了两个无法用最简化的两尺度平均场理论解释的特征：(i) 完全螺旋的小尺度受迫产生了显著的非螺旋大尺度磁能；(ii) 大尺度场增长的饱和相对于最简化理论的预测存在时间延迟。我们就此背景下的理论推广需求及未来工作进行了评论。
引用
@article{arxiv.1305.2080,
title = {A study of large scale dynamo growth rates from numerical simulations and implications for mean field theories},
author = {Kiwan Park and Eric G. Blackman and Kandaswamy Subramanian},
journal= {arXiv preprint arXiv:1305.2080},
year = {2015}
}
备注
8 pages, 9 figures. This will be published soon(Phys. Rev. E)