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等离子体物理中被低估的叉螺旋度效应:发电机与动量输运中的反扩散效应

等离子体物理 2023-03-06 v1 太阳与恒星天体物理 流体动力学

摘要

借助多尺度重正化微扰展开分析,研究了磁流体(MHD)湍流中磁场感应与动量输运里的叉螺旋度(速度—磁场关联)效应。参照速度与磁场之间交叉相互作用响应函数的角色给出了理论概要。在此表述中,获得了湍流通量的表达式:平均感应方程中的湍流电动势(EMF)以及动量方程中的Reynolds应力与湍流Maxwell应力。结合EMF表达式,讨论了发电机中叉螺旋度效应及其他发电机效应的物理起源。为理解湍流叉螺旋度的实际作用,考虑其输运方程。借助示例讨论了若干叉螺旋度生成机制。基于叉螺旋度产生机制,讨论了其在恒星发电机中的作用。也论证了叉螺旋度在动量输运与全局流动生成中的作用。综述了快速重联中湍流效应的特征,特别强调了叉螺旋度在局域化有效电阻率中的作用。最后,对一种阐明极强湍流中结构生成与维持的方法给出评述。需要针对反扩散效应(与通常扩散效应相对抗)的恰当表述。也论证了基于此类解析表述的湍流建模方法,并与传统启发式建模进行比较。强调了处理平均场与湍流间非线性相互作用的自洽框架的重要性。

关键词

引用

@article{arxiv.2303.01834,
  title  = {Unappreciated cross-helicity effects in plasma physics: Anti-diffusion effects in dynamo and momentum transport},
  author = {Nobumitsu Yokoi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2303.01834},
  year   = {2023}
}

备注

95 pages, 37 figures