湍流应力产生的大尺度磁通量集中

在本研究中，我们首次数值演示了湍流对平均洛伦兹力的影响以及由此产生的大尺度磁结构形成。利用受迫湍流的三维直接数值模拟（DNS），我们表明施加的平均磁场会导致湍流磁流体压力和张力减小。通过确定将湍流雷诺应力和麦克斯韦应力之和与平均磁场的麦克斯韦应力相关联的相关函数，我们对这一现象进行了量化。利用这种参数化，我们通过二维和三维平均场数值模拟表明，在存在均匀施加磁场的情况下，等熵密度分层层变得不稳定。这种大尺度不稳定性导致形成环状磁结构，这些结构集中在分层层的顶部。在三维中，这些结构类似于太阳上双极磁区的出现。DNS和平均场数值模拟的结果与理论预测吻合良好。我们在分布式太阳发电机模型的背景下讨论我们的模型，其中活动区和黑子可能是一种相当浅层的现象。