弱碰撞等离子体湍流中的粗糙磁力学不变式：二维混合模拟结果
等离子体物理
2026-03-03 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
目标在于调查太阳风背景下的等离子体湍流。我们集中注意力于理想二阶磁力学(MHD)和Hall MHD不变式的性质。方法方面，我们研究了进行的二维混合等离子体湍流衰减模拟，其初始具有较大的横截面磁力学和可忽略的磁力学。我们考察了组合能量以及横截面、动力学、混合和磁力学旋率的演化。对于组合能量以及横截面、动力学和混合旋率，我们分析了在混合(质子动力学、电子流体)近似下对应的Kármán-Howarth-Monin(KHM)方程。结果表明，KHM分析显示组合能量在大尺度衰减。在中等尺度，该能量通过MHD非线性从大尺度向小尺度级联，而该级联部分通过Hall耦合延续至亚离子尺度。组合能量的级联能量被传递(耗散)至小尺度的内部能，通过电阻性耗散和压力-应力效应。Hall项将横截面旋率与动力学旋率耦合，表明所谓的混合旋率是相关的湍流量。然而，当使用KHM方程分析时，动力学旋率和混合旋率的行为与组合能量截然不同。相反，横截面旋率类似于能量，先在大尺度衰减，然后通过MHD+Hall非线性从大尺度向小尺度级联，最终通过电阻性耗散和横截面旋率等价的压力-应力效应在小尺度被耗散。与组合能量不同，Hall项在宽广尺度范围内对横截面旋率至关重要。磁力学旋率通过电阻性项有限生成，不表现出任何级联。
引用
@article{arxiv.2603.01300,
title = {Rugged magneto-hydrodynamic invariants in weakly collisional plasma turbulence: Two-dimensional hybrid simulation results},
author = {Petr Hellinger and Victor Montagud-Camps},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.01300},
year = {2026}
}