可压缩测试场方法及其在剪切发电机中的应用

在本研究中，我们提出一种可压缩测试场方法（CTFM），用于计算 α 效应与湍流磁扩散率张量，以及适用于完整 MHD 方程的平均有质动力和质量源相关张量。我们描述了该方法的理论背景，并将其与准运动学测试场方法以及先前研究的简化 MHD（SMHD）变体进行比较。我们给出了若干使用 Roberts 几何的速度场与磁场的测试案例，并与外加场方法进行比较。我们表明，对于中等强度的外加场，非线性 CTFM（nCTFM）给出的结果与外加场方法一致。在剪切发电机情形下不同 nCTFM 变体之间的比较也一致，直至均分场强度。CTFM 与 SMHD 变体之间存在一些偏差。作为一个相关的物理应用，我们研究了非螺旋受迫剪切流，其表现出大尺度发电机作用，并对低雷诺数、中等剪切系统进行了重新分析；在先前研究中我们忽略了动量方程中的压力梯度，且未发现相干的剪切-电流效应。另一个关键区别在于，早期研究中使用磁强迫来模拟小尺度发电机作用，而此处它由纯动力学强迫自洽驱动。具有普遍有效性的运动学 CTFM 构成了我们分析的核心。我们仍未发现相干的剪切-电流效应，但确实恢复了强的大尺度发电机作用，根据我们的分析，其由非相干效应驱动。