压缩驱动湍流中螺线管模态与磁场的生成

我们进行了由压缩驱动驱动的水动力(HD)与磁流体动力学(MHD)湍流的数值模拟,以研究螺线管速度分量与小尺度磁场的生成。我们主要关注平均磁场($B_0$)与声速马赫数($M_s$)的影响。我们还考虑了两种基于驱动力矢量关联时间尺度的不同驱动方案:有限关联驱动与德尔塔关联驱动。前者的驱动力矢量关联时间尺度比后者更长,可与大涡翻转时间相比拟。我们的发现如下。首先,当固定$B_0$值时,饱和后的螺线管速度分量水平随$M_s$增大而增大。当$B_0$较小时,磁场生成也观察到类似趋势。其次,当固定$M_s$值时,在$B_0$ $\lesssim$ 0.2(或阿尔文马赫数约 5)时,HD 与 MHD 模拟得出相近的螺线管分量水平;然而当$B_0$ $\gtrsim$ 0.2 时该水平增大。粗略而言,饱和后的磁能密度是$B_0$的线性增函数,与$M_s$无关。第三,螺线管速度分量的生成对数值分辨率不敏感,而磁能密度则轻度敏感。最后,在初始条件相同时,有限关联驱动总是比德尔塔关联驱动产生更多的螺线管速度与小尺度磁场分量。我们额外分析了涡量方程,以理解为何更高的$M_s$与$B_0$会产生更大数量的螺线管速度分量。