平均磁场中的三维 Iroshnikov-Kraichnan 湍流

Roland Grappin; Wolf-Christian Müller; Andrea Verdini; Özgür Gürcan

平均磁场中的三维 Iroshnikov-Kraichnan 湍流

太阳与恒星天体物理 2014-12-16 v2 等离子体物理

作者: Roland Grappin , Wolf-Christian Müller , Andrea Verdini , Özgür Gürcan

摘要

研究表明，具有引导场的受迫弱磁流体动力学 (MHD) 湍流会呈现出不同的机制，这取决于大尺度受迫处的磁过剩程度。当磁过剩足够大时，可获得具有 $5/3$ 标度的经典垂直级联；而当施加能量均分时，则在相对于平均场的所有方向上出现各向同性的 $3/2$ 标度（\cite{2010PhRvE..82b6406G} 或 GM10）。我们在此表明，GM10 机制的 $3/2$ 标度并非由小尺度交叉螺旋度级联主导，并提出它是垂直弱 Iroshnikov-Kraichnan (IK) 级联的三维扩展。我们详细分析了实空间中的结构函数，并表明它们在局部参考系和全局参考系中都紧密遵循临界平衡关系：我们证明了这与光谱的各向同性 $3/2$ 标度之间不存在矛盾。我们提出了一个解释 GM10 机制光谱结构的场景，该场景始于垂直弱 IK 级联，并通过使用准共振耦合扩展至三维。准共振条件恰好以与弱垂直级联相同的方式减少了能量通量，从而导致在所有方向上均呈现 $3/2$ 标度。我们讨论了这些发现对太阳风湍流的可能应用。

关键词

MHD 湍流 Iroshnikov-Kraichnan 级联平均磁场临界平衡光谱标度太阳风湍流准共振耦合

引用

@article{arxiv.1312.3459,
  title  = {Three-dimensional Iroshnikov-Kraichnan turbulence in a mean magnetic field},
  author = {Roland Grappin and Wolf-Christian Müller and Andrea Verdini and Özgür Gürcan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1312.3459},
  year   = {2014}
}

备注

Major re-write of manuscript

平均磁场中的三维 Iroshnikov-Kraichnan 湍流

摘要

关键词

引用

备注

相关论文