磁流体动力学湍流中小尺度涨落的标度特性
太阳与恒星天体物理
2015-06-22 v1 等离子体物理
摘要
包括星际介质、日冕和太阳风在内的大多数自然系统中的磁流体动力学（MHD）湍流，其雷诺数远超数值实验中可实现的雷诺数。因此，人们广泛关注小尺度涨落的普适标度特性，这些特性可在模拟中可靠测量，随后外推至天体物理尺度。然而，与流体动力学湍流不同（后者惯性和耗散区间的普适结构由 Kolmogorov 自相似性描述），由于存在内禀速度尺度——Alfven 速度，仅凭量纲分析无法建立 MHD 湍流的标度律。在本快报中，我们证明了 Kolmogorov 第一自相似性假设不能以流体动力学情形的方式表述于 MHD 湍流中。这不仅对解析考量具有深远影响，也对 MHD 湍流的数值研究提出了严格条件。与流体动力学情形相反，在 MHD 湍流的数值模拟中，离散化尺度必须比耗散尺度下降得更快，以便在雷诺数增加时模拟仍保持分辨率。
引用
@article{arxiv.1409.2728,
title = {Scaling properties of small-scale fluctuations in magnetohydrodynamic turbulence},
author = {J. C. Perez and J. Mason and S. Boldyrev and F. Cattaneo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.2728},
year = {2015}
}
备注
Accepted and published in ApJL