由平行于磁场的剪切通过长波$\mathbf{E} \times \mathbf{E}$流稳定短波不稳定性
等离子体物理
2020-11-25 v2
摘要
磁化等离子体湍流可具有多尺度特征：由平均温度梯度驱动的不稳定性在离子与电子回旋半径的迥异尺度上驱动湍流。使用在无限尺度分离极限下成立的方程组对多尺度湍流进行的模拟，揭示了这些等离子体中的新颖跨尺度相互作用机制。在长波（离子回旋半径尺度）与短波（电子回旋半径尺度）线性不稳定性均被驱动至远离边际稳定的情形下，我们表明短波不稳定性被与长波湍流的相互作用所抑制。观测到的抑制是两种效应的结果：长波流沿磁场线的剪切，以及长波涨落对背景密度梯度的修正。相反，对两尺度不稳定性均被驱动至近边际稳定的多尺度湍流模拟表明，当长波湍流具有充分的碰撞性且以带状流为主时，跨尺度相互作用的影响可仅用对平均密度与温度梯度的局部修正来参数化。我们讨论了物理解释，定性说明了平衡驱动的变化如何导致所观测到的跨尺度相互作用影响的转变。
引用
@article{arxiv.1911.04999,
title = {Stabilisation of short-wavelength instabilities by parallel-to-the-field shear in long-wavelength $\mathbf{E} \times \mathbf{B}$ flows},
author = {M. R. Hardman and M. Barnes and C. M. Roach},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.04999},
year = {2020}
}
备注
20 pages, 28 figures