膨胀太阳风中MHD湍流的演化：剩余能量与间歇性

我们在太阳风背景下进行衰减湍流的3D磁流体力学（MHD）模拟。为考虑太阳风的球状膨胀，我们采用膨胀盒模型。初始湍流由不相关的反向传播Alfvén波组成，并呈现各向同性功率谱。我们的结果表明，只要存在非线性相互作用，无论归一化交叉螺度$\sigma_c$与可压缩性如何，均会持续产生负剩余能量。球状膨胀促进了这一过程。所得剩余能量主要分布于垂直方向，满足$[S_2(\mathbf{b})-S_2(\mathbf{u})] \propto l_\perp$或等价地$-E_r \propto k_\perp^{-2}$。此处$S_2(\mathbf{b})$与$S_2(\mathbf{u})$分别为磁场与速度的二阶结构函数。在大多数计算中，$S_2(\mathbf{b})$呈现标度关系$S_2(\mathbf{b}) \propto l_\perp^{1/2}$（$E_b \propto k_\perp^{-3/2}$）。相比之下，$S_2(\mathbf{u})$始终比$S_2(\mathbf{b})$更平缓，这与太阳风的原位观测一致。我们观察到，作为间歇性代理的湍流高阶统计量依赖于初始$\sigma_c$，并受膨胀效应强烈影响。一般而言，存在膨胀效应时间歇性更显著。最后，我们发现模拟中虽负剩余能量与间歇性随湍流演化同时增长，但二者间的因果关系似乎较弱，可能源于它们在不同尺度上生成。