弱湍流 β 平面磁流体力学中动量输运的产生
等离子体物理
2022-12-12 v2 太阳与恒星天体物理
摘要
本文解析与计算相结合地研究了具有面内平均场的 β 平面上的磁流体力学(MHD)湍流,该系统可作为太阳差旋层的简单模型。我们首先推导了两个有用的解析约束:将平均湍流交叉螺旋度用平均湍流磁能表示,然后证明(对于弱湍流)系统中时间平均的动量输运可用交叉螺旋度谱表示。随后我们利用弱湍流理论完成系统的闭合,并适当推广到具有多个相互作用本征模的系统。我们用此闭合在 Rossby 参数 β 的最低阶微扰求解谱,从而表明系统中的动量输运为 O(β^2),由此量化了向非阿尔文化湍流的转变。最后,我们通过在很宽的 β 范围内对该系统进行直接数值模拟,验证了理论结果。
引用
@article{arxiv.2103.08091,
title = {Generation of momentum transport in weakly turbulent $\beta$-plane magnetohydrodynamics},
author = {R. A. Heinonen and P. H. Diamond and M. F. D. Katz and G. E. Ronimo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.08091},
year = {2022}
}
备注
45 pages, 13 figures