分层两层湍流中的双极区形成

本工作对先前在两层模型中发现双极磁通量集中形成进行了广泛研究。我们根据负有效磁压不稳定性（NEMPI）来解释该形成过程，NEMPI 是解释太阳黑子起源的一种可能机制。在我们的模拟中，我们使用分为两层的等温分层气体的笛卡尔域。在下层，湍流由横向非螺旋随机波强迫，而在上层不诱导流动。整个域中始终施加微弱的均匀磁场。在本研究中，我们通过改变重力加速度、磁雷诺数、所施加磁场的强度以及域的大小来改变分层，以研究它们对形成过程的影响。双极磁结构形成在很大的参数范围内发生。磁结构在更高分层下变得更强，直到湍流层内的密度对比达到约 $100$。对于所考虑的雷诺数，磁流通量集中在磁普朗特数介于 0.1 和 1 之间时产生。双极区中的磁场随所施加场强增加而增强，直到场变得与湍流的均分场强相当。更大的水平范围使磁通量集中变得更强且更相干。双极结构的大小结果证明与域大小无关。在双极区形成的情况下，我们发现大尺度磁场的指数增长，这是磁流体不稳定性的指示。此外，磁通量集中与强的大尺度向下和汇聚流动相关。这些发现意味着 NEMPI 是磁流通量集中的原因。