湍流随机重联中电动势的产生与效应

重联是支配等离子体中磁能耗散与扩散的重要过程。已明确其速率被湍流增强，且重联本身可能增加其随机性，但连接这两种效应的主要机制仍未被完全理解。本工作的目标是从电动势的各项中识别在湍流等离子体中负责增强重联速率的主导物理过程。我们采用由随机重联驱动的湍流的完整三维数值模拟，估算湍流能量与交叉螺旋度的产生与耗散、产生的残余螺旋度总量，并确定这些量与重联速率的关系。我们观测到在所研究模型（等离子体 $\beta = 0.1 - 2$，Lundquist 数 $S=10^{-5}-10^{-4}$）中电动势的发展。湍流能量与残余螺旋度在大尺度电流片中发展，后者减小了湍流磁扩散的效应。我们证明除湍流外，随机重联也能产生大量的交叉螺旋度。然而，交叉螺旋度与湍流能量之比与重联速率无相关性。我们表明其足够大的值并非快速重联发生的必要条件。结果暗示交叉螺旋度是湍流场固有的，但重联速率增强可能由磁湍流扩散的效应引起，并受残余螺旋度控制。