磁化开尔文 - 亥姆霍兹不稳定性的非线性演化：从流体到动力学建模
空间物理
2013-10-30 v1 地球与行星天体物理
计算物理
等离子体物理
摘要
无碰撞等离子体的非线性演化通常是一个多尺度过程，其中能量在大尺度流体尺度上注入，并在小尺度动力学尺度上耗散。准确地模拟全局演化需要考虑到感兴趣的主要微观尺度物理过程。这就是为什么比较不同的等离子体模型是当今理解等离子体中跨尺度过程的一项紧迫任务。我们在此报告了首次利用磁流体动力学、Hall-MHD、双流体、混合动力学和全动力学代码，通过多种不同的等离子体模型对磁化剪切流演化进行的比较研究。讨论了动力学弛豫效应，以强调在研究非平凡构型中无碰撞等离子体动力学时对动力学平衡的需求。我们在磁化开尔文 - 亥姆霍兹不稳定性的线性和非线性机制下研究了模型之间的差异，以突出小尺度过程对无碰撞等离子体非线性演化的影响。我们阐述了当考虑动力学效应时，磁化剪切流的演化如何依赖于线性演化期间流体涡度相对于磁场方向的相对取向。即使我们发现不同模型之间的小尺度过程存在差异，但我们表明在非线性机制下，从小尺度动力学尺度到大尺度流体尺度的反馈是可以忽略不计的。本研究表明，动力学建模验证了在大尺度上使用流体方法的合理性，这鼓励开发和利用流体代码来研究磁化流体流的非线性演化，即使在无碰撞机制下也是如此。
引用
@article{arxiv.1310.7707,
title = {Nonlinear evolution of the magnetized Kelvin-Helmholtz instability: from fluid to kinetic modeling},
author = {P. Henri and S. S. Cerri and F. Califano and F. Pegoraro and C. Rossi and M. Faganello and O. Šebek and P. M. Trávníček and P. Hellinger and J. T. Frederiksen and Å. Nordlund and S. Markidis and R. Keppens and G. Lapenta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1310.7707},
year = {2013}
}