湍流等离子体中能量传输的尺度依赖性

在空间与天体物理等离子体湍流及粒子加热研究中，出现了若干用于估算湍流能量耗散率的表述，包括Kolmogorov-Yaglom三阶律，以及其各种形式下的$\boldsymbol{j}\cdot\boldsymbol{E}$（电磁场对粒子所做的功）和$-\left( \boldsymbol{P} \cdot \nabla \right) \cdot \boldsymbol{u}$（压力-应变相互作用）等。现已认识到，这些能量传输通道在某种程度上与相干结构相关。特别地，我们发现不同的能量耗散代理量虽非逐点相关，却彼此邻近聚集，并在几个$d_i$尺度内去相关。然而，能量耗散代理量在不同尺度上占主导。例如，存在三阶律有意义的一个惯性区。源于尺度依赖空间滤波的尺度带贡献表明，通过$\boldsymbol{j}\cdot\boldsymbol{E}$的能量交换主要源自大尺度，而通过$-\left( \boldsymbol{P} \cdot \nabla \right) \cdot \boldsymbol{u}$从流体流动到内部的能量转换则在小尺度占主导。