实验室等离子体与太阳风中湍流的排列熵与统计复杂度分析
等离子体物理
2015-06-22 v1
摘要
利用 Bandt-Pompe 排列熵和 Jensen-Shannon 统计复杂度，分析了三种不同等离子体的涨落时间序列：Swarthmore Spheromak 实验 (SSX) 等离子体风洞中的磁流体动力学 (MHD) 湍流、大型等离子体装置 (LAPD) 边缘的离子饱和电流涨落引起的漂移波湍流，以及来自 WIND 航天器的太阳风中充分发展的湍流磁涨落。熵值和复杂度值作为 CH 平面上的坐标呈现，以便在不同的等离子体环境和其他涨落模型之间进行比较。研究发现，在所分析的三个数据集中，太阳风具有最高的排列熵和最低的统计复杂度。两个实验室数据集均表现出较大的统计复杂度值，表明这些系统的涨落自由度较少，其中 SSX 磁涨落的复杂度略低于 LAPD 边缘涨落。将 CH 平面坐标与波形谱分解的形状和分布进行了比较。结果表明，充分发展的湍流（太阳风）占据 CH 平面的右下区域，而其他被认为具有湍流特征的等离子体系统则具有较低的排列熵和较高的统计复杂度。本文首次将这种统计分析工具应用于太阳风等离子体以及 MHD 湍流实验等离子体。
引用
@article{arxiv.1409.5455,
title = {Permutation Entropy and Statistical Complexity Analysis of Turbulence in Laboratory Plasmas and the Solar Wind},
author = {Peter J. Weck and David A. Schaffner and Michael R. Brown and Robert T. Wicks},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.5455},
year = {2015}
}
备注
6 pages, 2 figures, submitted to Physical Review X