磁流体动力学湍流中的螺旋模相互作用与谱转移过程
流体动力学
2016-02-18 v2 宇宙学与河外天体物理
混沌动力学
摘要
通过将傅里叶空间中的速度场和磁场分解为螺旋模，我们解析地研究了磁流体动力学（MHD）湍流中的谱转移过程。确定了控制螺旋模演化的动力系统的稳态解，并对这些解进行了稳定性分析。分析的解释是，不稳定的解会导致相互作用模之间的能量转移，而稳定的解则不会。由此推导出可能的跨尺度能量和螺旋度转移对相互作用模螺旋度的依赖关系。正如 3D MHD 湍流中磁螺旋度逆级联所预期的那样，具有相同螺旋度的模相互作用导致能量和磁螺旋度向更小波数转移。然而，具有不同螺旋度的模之间的一些相互作用也对能量逆转移有贡献。因此，证明了非螺旋磁场的能量逆级联是可能的。此外，研究发现高交叉螺旋度值可能对能量的正向和反向转移产生不对称影响，其中在交叉螺旋度高的区域，正向转移比反向转移受到更大的抑制。这与近期对太阳风湍流的观测相符。对于特定的螺旋相互作用，确立了其与发电机作用的关系。
引用
@article{arxiv.1508.05528,
title = {Helical mode interactions and spectral transfer processes in magnetohydrodynamic turbulence},
author = {Moritz F. Linkmann and Arjun Berera and Mairi E. McKay and Julia Jäger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.05528},
year = {2016}
}
备注
34 pages including references, 4 figures, corrected typos and updated references