磁流体力学湍流:一个有偏见的综述
摘要
本综述将过去几年的进展置于经典时间线(从 Kolmogorov 到 Iroshnikov-Kraichnan 到 Goldreich-Sridhar 再到 Boldyrev)的背景中。文中论证,Beresnyak 对 Boldyrev 对齐理论违反 RMHD 重标度对称性的反对意见,若将对齐理解为一种间歇效应,则可与对齐相协调。在此解释下恢复的 Boldyrev 标度律,因而成为湍流系统中间歇性的物理理论的一个范例。对齐结构的出现引入了重联物理,因此 MHD 湍流理论与撕裂和电流片破裂的物理交织在一起。文中综述了 Loureiro、Mallet 等人近期的相关工作,并论证我们终于对直至耗散尺度的 MHD 级联有了相当完整的图景。这一图景似乎使 Beresnyak 的耗散截断的 Kolmogorov 标度与 Boldyrev 的对齐级联相协调。这些思想也推动了在理解饱和 MHD 发电机方面的某些进展,文中论证其受重联控制,并在小尺度包含一个类似于其强平均场对应物的撕裂介导级联。在这一核心叙述的边缘,文中论证标准弱 MHD 湍流理论需要调整——并提出了一种调整方案——以考虑自发涌现的二维凝聚态在介导阿尔文波级联中所起的作用。这完成了大尺度 MHD 级联的图景。文中考察了若干悬而未决的问题,涉及不平衡 MHD 湍流(对此提出了一种新理论)、残余能量、MHD 湍流的亚黏性与衰减区(其中重联再次显著出现)。最后,文中论证研究的自然方向如今正从 MHD 转向动理学领域。
引用
@article{arxiv.2010.00699,
title = {MHD Turbulence: A Biased Review},
author = {Alexander A. Schekochihin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.00699},
year = {2022}
}
备注
200 pages, 51 figures; final version accepted by JPP, contains some substantial modifications and additions compared to v2, especially in secs 6.1, 7.1.2, 7.4, 8, 9.2, 13.4.2, B, D.5.2