高雷诺数下的准静态磁流体动力学湍流
流体动力学
2012-07-23 v1 计算物理
摘要
我们分析了在低磁雷诺数、准静态近似下，均匀磁场中导电流体均匀湍流的各向异性。我们解释了线性化理论与模拟之间先前存在的分歧预测：在线性极限下，垂直于磁场的横向速度分量的动能比沿磁场的轴向分量的动能衰减得更快(Moffatt (1967))；而许多数值研究预测的最终状态以横向速度分量的主导能量为特征。我们使用自由衰减湍流的直接数值模拟(DNS)和基于涡阻尼准正态马尔可夫(EDQNM)模型的二点统计谱闭合方法，研究了相应的非线性现象。从三维湍流到“二维半”流(Montgomery & Turner (1982))的转变是短时间线性焦耳耗散和更长时间非线性产生极化各向异性共同作用的结果。正是这种线性和非线性效应的结合解释了线性化理论预测与数值模拟结果之间的分歧。该转变的特征是湍流结构沿外加磁场方向拉长，以及方向性二点相关谱的强各向异性，这与实验证据一致。我们展示了DNS和模型中的惯性赤道输运，以详细描述最重要的平衡动力学。谱标度律在仅能通过EDQNM模型达到的高雷诺数湍流中得以维持，该模型也为准静态MHD湍流的渐近态提供了简化建模。
引用
@article{arxiv.1107.3435,
title = {Quasi-static magnetohydrodynamic turbulence at high Reynolds number},
author = {B. F. N. Favier and F. S. Godeferd and C. Cambon and A. Delache and W. J. T. Bos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1107.3435},
year = {2012}
}
备注
Journal of Fluid Mechanics, 2011