平面剪切流中的非线性横向级联与二维磁流体动力学亚临界湍流
等离子体物理
2014-10-01 v1 地球与行星天体物理
太阳与恒星天体物理
摘要
我们通过数值模拟发现并研究了一种具有最简单构型的磁流体动力学流动中的自维持二维湍流：平面、无拐点（具有恒定速度剪切）并贯穿平行均匀背景磁场。该流动是谱稳定的，因此湍流本质上是亚临界的，因此它只能通过剪切流非正规性引起的瞬态增长机制获得能量支持。该机制在谱（波数）平面上本质上是各向异性的，主要作用于流向波数小于流动剪切与Alfvén速度之比的傅里叶谐波，即（即Alfvén频率低于剪切率）。我们重点分析了非线性过程的性质以及湍流的自维持方案，即在谱平面上线性瞬态增长与非线性过程之间的相互作用。我们的研究涉及一种新型的湍流能量注入过程——瞬态增长，代表了MHD湍流研究主流趋势的一种替代方案。我们发现非线性动力学与流体动力学流动中的相关动力学相似——即亚临界湍流的“旁路”概念。所分析的非线性MHD过程的本质似乎是波数平面上动能和磁谱能量的横向重新分布[如相关流体动力学流动中发生的情况，参见Horton等人，Phys. Rev. E {\bf 81}, 066304 (2010)]，并且与MHD剪切流中现有的（各向异性直接和逆）级联过程概念根本不同。
引用
@article{arxiv.1409.8543,
title = {Nonlinear transverse cascade and two-dimensional magnetohydrodynamic subcritical turbulence in plane shear flows},
author = {G. R. Mamatsashvili and D. Z. Gogichaishvili and G. D. Chagelishvili and W. Horton},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.8543},
year = {2014}
}
备注
19 pages, 7 figures, published in Phys. Rev. E 89, 043101 (2014)