随机磁通冻结与磁发电机

我们论证了，在高磁雷诺数下湍流等离子体中的磁通量守恒既不在传统意义上成立，也没有完全破坏，而是以一种与Lagrangian粒子轨迹的“自发随机性”相关的新颖统计意义成立。后一现象是由于经历湍流Richardson扩散的粒子发生爆炸性分离所致，这导致了经典动力学的Laplace决定论的破缺。我们讨论了自发随机性的经验证据，包括我们自己的新数值结果。随后，我们使用Lagrangian路径积分方法，为有阻尼磁流体力学方程建立了随机磁通冻结，并基于Richardson扩散的性质论证了在无限大磁雷诺数下磁通守恒必然保持随机性。作为这些结果的一个重要应用，我们考虑了在磁Prandtl数为1的非螺旋不可压缩湍流中的运动学涨落发电机。我们通过随机粒子方法给出了关于Lagrangian发电机机制的结果，证明了Pr = 1和Pr = 0发电机之间存在强烈的相似性。场线运动的随机性是两者的本质要素。最后，我们简要考虑了对非线性MHD湍流、发电机和磁重联的一些推论。