湍流对大尺度 Lorentz 力的抑制

在准线性近似下，我们计算了受大尺度磁场背景驱动的湍流中总应力张量（Reynolds 应力与 Maxwell 应力之和）的各个分量。导电流体具有任意的磁 Prandtl 数，且无外磁场时的湍流假设为具有自由 Strouhal 数 St 的均匀各向同性湍流。大尺度磁张力总是被湍流减小，对于大磁 Reynolds 数 Rm 甚至可能出现"灾难性猝灭"，以致其符号反转。总磁压被短关联时间的湍流（"白噪声"）增强，但被长关联时间的湍流减小。同样在此情形下，总压强的符号也可能反转，但仅对于具有足够大 St>1 的特殊湍流。应力张量的湍流诱导项被强磁场抑制。对于张力项，这种猝灭随磁场的 Hartmann 数的平方增长。对于微观（即小）扩散率值，即使磁场幅度远小于其能量均分值，磁张力项也会高度猝灭。相反，在大涡模拟情形下，磁猝灭仅较温和，但此时弱场的湍流诱导 Maxwell 张量分量也相当小。