强迫机制对磁流体力学多尺度性质的影响

我们进行了数值模拟，以研究磁流体力学（MHD）对由单一参数 $0 \le a \le1$ 参数化的大尺度随机强迫机制的响应，该参数从速度场上的直接注入（$a = 1$）到仅对磁场的搅动（$a = 0$）。我们通过将总通量拆分为由（i）动力学非线性平流、（ii）洛伦兹力、（iii）磁平流和（iv）磁拉伸项介导的通道，来研究能量传输的多尺度性质。我们进一步将通量分解为异手性和同手性分量给出的两个子通道，以区分前向、逆向和通量环级联。我们表明，对于 $a \sim 1$，磁强迫机制存在一种准奇异作用：磁场上的微小注入 $a < 1$ 可强烈耗尽经由动力学非线性平流通道的动能传输平均通量。我们还表明，这一可忽略的平均通量是异手性（直接）与同手性（逆向）传输之间通量环平衡的结果。相反，对于其他三个通道，同手性和异手性通道均向前传输能量。速度与磁场之间的交叉交换在 $a = 0.4$ 附近反转，且除 $a \sim 1$ 外，我们总是观察到异手性混合速度-磁能三元组倾向于将能量从磁场移至速度场。我们的研究试图通过厘清总能量传输机制的不同性质，进一步刻画 MHD 动力学的多尺度本质，这有助于改进亚网格建模。