衰减湍流中激波驱动湍流发电机 的 Lagrangian 统计

在超新星激波和星系团中观测到量级为 $n$G 的小尺度涨落磁场，其放大很可能是由 Biermann 电池机制引起的。然而，如果没有湍流发电机通过拉伸-扭转-折叠（STF）机制产生磁能，这些场就无法被进一步放大。因此，我们在此提出了激光驱动激波传入分层多相介质的新型三维磁流体力学（MHD）模拟，以研究通过湍流发电机实现的激波后湍流磁场放大。此处使用的构型目前正在 National Ignition Facility (NIF) 的激波风洞中进行测试。为了探测激波后湍流区域的统计性质，我们使用 $384 \times 512 \times 384$ 个示踪粒子通过 Lagrangian 框架追踪其演化，从而对受激介质提供高保真分析。我们的模拟表明，在没有湍流驱动的情况下，伴随近 Saffman 动能衰减（$E_{\textrm{kin}} \propto t^{-1.15}$）的磁场增长，与周期盒模拟相比表现出略微不同的特征。其演化过程中似乎不存在明显的相位，因为激波通过以及在湍流衰减期间观测磁场放大的时间非常短（约为湍流翻转时间的 $\sim\!0.3$）。然而，其增长率仍然与亚声速可压缩湍流中压缩性（无旋）湍流驱动所预期的增长率一致。通过 Lagrangian 频率谱也阐明了磁场和速度场动力学的唯象理解，这与 Eulerian-Lagrangian 桥接中预期的惯性区标度一致。