Transición hacia el equilibrio y estructura coherente en la turbulencia MHD ideal
Autores: Shebalin, John V.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Transición hacia el equilibrio y estructura coherente en la turbulencia MHD ideal
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Ideal
Homogéneo
Incompresible
Magnetohidrodinámico
Turbulencia
Equilibrio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se examina la transición de turbulencia magnetohidrodinámica (MHD) ideal, homogénea e incomprensible a un estado casi de equilibrio a partir de condiciones iniciales no equilibradas a través de nuevas simulaciones numéricas a largo plazo en una cuadrícula periódica de 1283. Aquí, despreciamos la disipación porque nos preocupa principalmente el comportamiento a la escala más grande, que ha demostrado ser esencialmente el mismo para la turbulencia MHD ideal y real (forzada y disipativa). Se utiliza un método de transformada espectral de Fourier para integrar numéricamente las ecuaciones dinámicas hacia adelante en el tiempo y se presentan resultados de seis ejecuciones informáticas con varias combinaciones de rotación impuesta y campo magnético medio. Hay cinco casos separados de turbulencia MHD ideal, homogénea e incomprensible: Caso I, sin rotación ni campo medio; Caso II, donde solo se impone la rotación; Caso III, que tiene solo un campo magnético medio; Caso IV, donde el vector de rotación y la dirección del campo magnético medio están alineados; y Caso V, que tiene direcciones de vector de rotación y campo medio no alineadas. Los coeficientes dinámicos son predichos por la mecánica estadística como variables aleatorias de media cero, pero estructuras magnéticas coherentes de mayor escala emergen en todos los casos durante la transición; esto implica que la acción de dínamo es inherente a la turbulencia MHD ideal. Se espera que estas estructuras coherentes ocurran en los Casos I, II y IV, pero no en los Casos III y V; estudios futuros determinarán si persisten.
Descripción
Se examina la transición de turbulencia magnetohidrodinámica (MHD) ideal, homogénea e incomprensible a un estado casi de equilibrio a partir de condiciones iniciales no equilibradas a través de nuevas simulaciones numéricas a largo plazo en una cuadrícula periódica de 1283. Aquí, despreciamos la disipación porque nos preocupa principalmente el comportamiento a la escala más grande, que ha demostrado ser esencialmente el mismo para la turbulencia MHD ideal y real (forzada y disipativa). Se utiliza un método de transformada espectral de Fourier para integrar numéricamente las ecuaciones dinámicas hacia adelante en el tiempo y se presentan resultados de seis ejecuciones informáticas con varias combinaciones de rotación impuesta y campo magnético medio. Hay cinco casos separados de turbulencia MHD ideal, homogénea e incomprensible: Caso I, sin rotación ni campo medio; Caso II, donde solo se impone la rotación; Caso III, que tiene solo un campo magnético medio; Caso IV, donde el vector de rotación y la dirección del campo magnético medio están alineados; y Caso V, que tiene direcciones de vector de rotación y campo medio no alineadas. Los coeficientes dinámicos son predichos por la mecánica estadística como variables aleatorias de media cero, pero estructuras magnéticas coherentes de mayor escala emergen en todos los casos durante la transición; esto implica que la acción de dínamo es inherente a la turbulencia MHD ideal. Se espera que estas estructuras coherentes ocurran en los Casos I, II y IV, pero no en los Casos III y V; estudios futuros determinarán si persisten.