不同类型湍流驱动下的磁重联研究

我们利用三维直接数值模拟，研究了Lazarian和Vishniac (1999)提出的弱湍流存在下的快速磁重联模型。该模型已在Kowal等人(2009)的工作中成功验证，确认了重联速度$V_{rec}$对湍流注入功率$P_{inj}$和注入尺度$l_{inj}$的依赖关系，满足约束$V_{rec} \sim P_{inj}^{1/2} l_{inj}^{3/4}$，且未观察到对欧姆电阻率的依赖。在Kowal等人(2009)中，为驱动湍流，我们按照Alvelius (1999)的描述，在傅里叶空间中注入速度涨落，其频率集中在$k_{inj}=1/l_{inj}$附近。本文通过引入一种新的湍流驱动方式，比较了不同湍流注入机制下的快速磁重联，从而扩展了先前的研究。新方法直接在实空间中随机位置注入具有指定振幅和尺度的速度涡旋或磁涡旋。我们给出了涡旋参数与湍流功率及注入尺度之间的精确关系。我们利用新的强迫方式进行了模拟，以研究湍流功率和注入尺度的依赖性。结果表明，两种不同湍流驱动方式的模型之间没有差异，在两种情况下均表现出相同的标度关系。这与Lazarian和Vishniac (1999)的预测一致。此外，我们还进行了一系列改变黏性$\nu$的模型。尽管Lazarian和Vishniac (1999)未对此依赖性提供任何预测，但我们报告了重联速度与黏性之间的弱关系：$V_{rec}\sim\nu^{-1/4}$。