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关于不可压缩各向异性MHD湍流的谱标度律

等离子体物理 2009-11-11 v3 流体动力学

摘要

给出了在均匀外磁场B0e^\paB_0 {\bf {\hat e_{\pa}}}存在下各向异性磁流体动力学(MHD)湍流的一个启发式模型。该模型对中等和强B0B_0均有效,能够描述强和弱波湍流状态以及它们之间的转变。模型的主要成分是假设在所有尺度上线性波周期与非线性周转时间尺度之比为常数。与Goldreich和Sridhar引入的临界平衡模型[P. Goldreich and S. Sridhar, ApJ {\bf 438}, 763 (1995)]相反,这里没有额外假设该比值在所有尺度上等于1,这使我们能够使用Iroshnikov-Kraichnan唯象学。这样就可以恢复广泛观测到的平行和垂直波数之间的各向异性标度律\kpa\kpe2/3\kpa \propto \kpe^{2/3}(参考B0e^\paB_0 {\bf {\hat e_{\pa}}}),并获得总能量谱E(\kpe,\kpa)\kpeα\kpaβE(\kpe,\kpa) \sim \kpe^{-\alpha} \kpa^{-\beta}的普适预测3α+2β=73\alpha + 2\beta = 7。特别是,利用这样的预测,恢复了弱Alfv\'en波湍流常数通量解,并首次对其前驱体给出了可能的解释,该前驱体由Galtier等人通过数值方法发现[S. Galtier et al., J. Plasma Phys. {\bf 63}, 447 (2000)]。

关键词

引用

@article{arxiv.physics/0504207,
  title  = {On spectral scaling laws for incompressible anisotropic MHD turbulence},
  author = {Sebastien Galtier and Annick Pouquet and Andre Mangeney},
  journal= {arXiv preprint arXiv:physics/0504207},
  year   = {2009}
}