三维磁重联X线的局部提取

磁重联是在实验室和空间等离子体中观察到的最重要的磁能转换过程之一。它描述了磁力线的断裂与重新连接，导致磁能的释放和带电粒子的加速。寻找发生快速重联的区域是理解这一过程的关键。然而，在三维湍流环境中识别此类重联事件仍然是一个挑战。在这项工作中，我们开发了一个使用三维湍流等离子体模拟识别磁重联的新框架。首先，我们将流体可视化中的分岔线应用于磁场，并证明它们可以被识别为磁重联的X线。对于具有磁引导场的重联位形，我们引入了准X线（QXL）的新概念。利用数值模拟中X线的空间信息，我们提出了一种估计重联率的局部技术，获得的分布特征是在归一化值0.1附近存在一个局部最大值。此外，我们通过测量磁剪切层作为剪切应变张量的第二不变量，提供了一种替代工具来突出显示湍流等离子体中的电流片。这些方法避免了传统上对全局方法、电场和电流密度的依赖，为定量研究具有复杂磁场拓扑结构的等离子体中的磁重联提供了新的视角。我们的方法已在包括动力学粒子模拟（PIC）和电阻磁流体力学（MHD）在内的各种等离子体模拟模型中得到了验证，能够高效地探索湍流等离子体环境中的磁场动力学。