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== 摘要 ==
* '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
* '''中文标题'''：三维霍尔-磁流体湍流的多样性研究
* '''发布日期'''：2025-05-14 16:30:22+00:00
* '''作者'''：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
* '''分类'''：physics.space-ph, physics.plasm-ph
*'''原文链接'''：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1
'''中文摘要'''：我们针对三种[[磁普朗特数]]（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三维[[霍尔磁流体力学]]（3D HMHD）[[等离子体]][[湍流]][[衰减]]现象，开展了广泛的[[伪谱]][[直接数值模拟]]（DNS）。这些模拟旨在揭示3D HMHD湍流统计特性对$Pr_m$的依赖性，并阐明三个特征尺度——[[动能]]与[[磁耗散]]长度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及[[离子惯性尺度]]$d_i$（低于该尺度时[[霍尔效应]]显现）之间的微妙相互作用。这种相互作用通过[[涡度]]和[[电流密度]]模量的等值面图可定性观察，并分别通过[[动能谱]]$E_u(k)$和[[磁能谱]]$E_b(k)$得到清晰呈现。我们发现两个不同的[[惯性区]]：在第一惯性区$k<k_{i}\sim1/d_i$中，无论$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈现与[[Kolmogorov]]型$-5/3$标度一致的[[幂律分布]]；而在第二惯性区$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的标度行为取决于$Pr_M$——当$Pr_{m}=0.1$时[[谱指数]]为$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$时则为$-11/3$。我们进一步通过[[理论推导]]证明：当$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，当$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，且DNS结果与理论预测相符。此外，我们还分析了导致[[离子回旋波]]或[[哨声波]]分别占主导地位的场[[左旋]]与[[右旋]][[涨落]]现象。