磁旋转湍流中的角动量输运与大涡模拟：小Pm极限

吸积盘中的角动量输运通常被认为是由磁旋转不稳定性介导的磁流体动力学湍流引起的。尽管关于MRI的文献丰富，但控制湍流饱和振幅的参数仍知之甚少，且在欧姆扩散机制中存在渐近行为的证据尚不清楚。我们研究了小磁普朗特数极限下湍流态的性质。由于这在计算上极其昂贵，我们还研究了针对此问题最常见的亚网格尺度模型的相关性和适用范围。在非分层剪切盒模拟中，分别在可压缩和不可压缩极限下进行了计算，分辨率高达每盘尺度高度800个网格单元。后者构成了MRI湍流模拟曾达到的最大分辨率。在存在贯穿该区域的平均磁场时，角动量输运在小Pm极限下收敛于有限值。当平均垂直场振幅使得 {\beta}（热压与磁压之比）等于1000时，我们发现 {\alpha}~0.032 当Pm趋近于零时。对于 {\beta}=100 的平均环向场情况，我们在同一极限下发现 {\alpha}~0.018。隐式大涡模拟（implicit LES）和Chollet-Lesieur闭合模型均复现了这些关于 {\alpha} 参数和功率谱的结果。使用此类方法实现了至少16倍（最高达256倍）的计算成本降低。只要有平均磁场存在，MRI湍流在小Pm极限下高效运作。隐式LES为研究此机制提供了实用且高效的手段，但应谨慎使用，特别是在垂直场情况下。Chollet-Lesieur闭合模型非常适用于用谱代码完成的模拟。