大磁普朗特数吸积盘中的MRI湍流

大磁普朗特数$\text{Pm}$（黏滞系数与电阻率之比）对磁旋转不稳定性(MRI)的湍流输运与能量学的影响尚不清楚，尽管该 regime 在如下天体物理环境中得以实现：从双中子星并合吸积盘、低质量X射线双星与活动星系核的内区，到原中子星内部等迥异情形。我们通过使用有限体积代码\textsc{PLUTO}进行完全可压缩三维MHD剪切盒模拟，研究$\text{Pm}>1$ regime 下的MRI发电机及相关湍流，主要关注与吸积盘相关的开普勒剪切情形。我们发现，当磁雷诺数固定时，湍流输运（以$\alpha$即应力与热压之比参数化）随磁普朗特数的标度为$\alpha \sim \text{Pm}^{\delta}$，其中直至$\text{Pm} \sim 128$有$\delta \sim 0.5-0.7$。然而，当磁雷诺数增大时此标度减弱。重要的是，与先前研究相比，我们在极大$\text{Pm}$下发现一新效应——湍流能量与应力开始趋于平稳，不再依赖于${\rm Pm}$。为理解这些结果，我们在傅里叶空间对湍流动力学进行了详细分析，聚焦于增大$\text{Pm}$对横向级联的影响——这是由盘剪切流诱发、负责维持MRI湍流的关键非线性过程。最后，我们发现$\alpha$-$\text{Pm}$标度对盒子垂直与径向边长比以及背景剪切敏感。