关于纬向流三级不稳定的 Rayleigh--Kuo 判据

Hongxuan Zhu; Yao Zhou; I. Y. Dodin

doi:10.1063/1.5038859

关于纬向流三级不稳定的 Rayleigh--Kuo 判据

等离子体物理 2018-08-29 v2 地球物理

作者: Hongxuan Zhu , Yao Zhou , I. Y. Dodin

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摘要

本文在广义 Hasegawa--Mima 等离子体模型内,报道了强纬向流(ZFs)的稳定性条件以及相应“三级”不稳定性(TI)的增长率 $\gamma_{\rm TI}$ 。该解析计算扩展并修正了 Kuo 对旋转球面上不可压缩中性流体的数学上类似的斜压涡度方程的分析[H.-L. Kuo, J. Meteor. $\textbf{6}$ , 105 (1949)];随后,将结果应用于等离子体情形。文中指出了 Kuo 原始结果中的一个错误。推导出一个显式的 TI 解析公式,并与数值计算进行比较。结果表明,在广义 Hasegawa--Mima 模型内,正弦纬向流是 TI 不稳定的,当且仅当它满足 Rayleigh--Kuo 判据(源自地球物理)且纬向流波数超过离子声半径的倒数。对于非正弦纬向流,结果在定性上类似。作为一个推论,在几何光学极限下不存在 TI,即当扰动波长相对于纬向流尺度很小时。这也意味着在几何光学假设下导出的传统波动动力学方程不能充分描述纬向流稳定性。

关键词

纬向流三级不稳定性 Rayleigh--Kuo 判据 Hasegawa--Mima 模型等离子体稳定性几何光学极限

引用

@article{arxiv.1805.02233,
  title  = {On the Rayleigh--Kuo criterion for the tertiary instability of zonal flows},
  author = {Hongxuan Zhu and Yao Zhou and I. Y. Dodin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1805.02233},
  year   = {2018}
}

备注

Associated dataset available at http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.1241546

关于纬向流三级不稳定的 Rayleigh--Kuo 判据

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