不可压缩霍尔磁流体动力学中弱与强波湍流的共存

我们报道了在较强平均磁场下三维不可压缩霍尔磁流体动力学湍流的数值研究。利用螺旋度分解与交叉双相干分析，我们观察到离子回旋波与哨声波之间的共振三波耦合是显著的。对这两类波的非线性程度详细研究表明，离子回旋分量在从大尺度到小尺度的过程中经历了从弱波湍流到强波湍流的转变，而哨声涨落在所有尺度均呈现弱波湍流特征。这两种波群中两种机制的这种非平凡共存导致了反常各向异性和标度特性。利用时空傅里叶变换可相当高效地区分弱与强波湍流分量。分析表明，尽管共振三元相互作用在离子回旋涨落的大尺度高度非线性环境中得以存续（此时两类波的非线性程度均较低），哨声波在小尺度处往往被非线性交叉耦合所抑制，而那里离子回旋分量处于强波湍流机制。这种情况可能对许多天体物理与空间等离子体中的磁化湍流物理具有深远影响，其中不同波共存并竞争以跨尺度非线性传递能量。