关于动力学范围的问题——MHD 湍流中尺度依赖的能量动力学

磁化湍流普遍存在于许多天体物理与地球等离子体中，但尚无普适理论。即便磁流体力学（MHD）湍流中细致的能量动力学仍未被很好理解。我们展示了一系列亚声速、超阿尔文速、高等离子体 beta 的 MHD 湍流模拟，它们仅在动力学范围（即大尺度强迫与耗散尺度之间的间隔）及其耗散机制（隐式大涡模拟，ILES，对比直接数值模拟，DNS）上有所不同。利用能量转移分析框架，我们计算了有效的数值黏性与电阻率，并证明所有 MHD 湍流的 ILES 计算都是已分辨的，且对应于等价的黏性-阻性 MHD 湍流计算。在 ILES 中增加网格点数对应于降低耗散系数，即在恒定强迫尺度下更大的（动量与磁性）雷诺数。此外，我们利用同一框架证明——与流体动力学湍流相反——MHD 湍流中的跨尺度能量通量并非恒定。这既适用于给定动力学范围下不同媒介（如级联过程或磁张力），也适用于对动力学范围本身的依赖，后者决定了流动的物理属性。即使在最高分辨率（最大雷诺数）$2{,}048^3$ 网格的模拟中，我们也未观察到任何收敛迹象，这对 MHD 湍流中是否存在渐近 regime 及其形态提出了质疑。