离子尺度等离子体湍流：PIC与欧拉混合动力学方法的比较

磁化等离子体中的动力学范围湍流，特别是在太阳风湍流背景下，过去几十年已通过数值模拟广泛研究。其中广泛采用的简化等离子体模型之一是所谓的混合动力学模型，其中离子是完全动力学的，电子被视为中性（惯性或无质量）流体。在同一模型内，采用了不同的数值方法和/或湍流发展方法。本工作中，我们比较了两种互补方法得到的二维混合动力学等离子体湍流模拟，波数跨越约两个数量级——从MHD惯性区到远小于离子回旋半径的尺度——具有最先进的精度。一种方法采用自由衰减Alfvén湍流的混合粒子在胞（HPIC）模拟，另一种由连续驱动部分可压缩大尺度涨落的欧拉混合Vlasov-Maxwell（HVM）模拟组成。尽管大尺度的初始化和注入/驱动完全不同，在$k_\perp\rho_i\gtrsim1$处观察到相同的湍流涨落特性。系统确实自洽地“再处理”湍流涨落，当它们向更小尺度级联时，实际上依赖于等离子体beta参数。发现小尺度湍流主要由动力学Alfvén波（KAW）涨落占据（对于$\beta\geq1$），而KAW涨落在低$\beta$时仅为亚主导。