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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。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form * '''中文标题'''：闭合形式月球卫星轨道的全解析传播算法 * '''发布日期'''：2025-05-14 09:29:41+00:00 * '''作者'''：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos * '''分类'''：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP *'''原文链接'''：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1 '''中文摘要'''：摘要：我们提出了一种完全解析的[[月球]][[人造卫星]][[轨道传播器]]，在包含[[月球引力]]和[[第三体作用]]的模型中具有足够精度，适用于广泛的实际应用场景。该[[引力模型]]整合了12个最重要的[[月球引力谐波]]项以及[[地球]][[四极潮汐]]项，并精确描述了[[地月历表]]，其精度可与更复杂的半解析传播器[[SELENA]][6]相媲美，适用于300至3000公里高度的[[卫星轨道]]。通过本文[[解析理论]]的公式，可便捷地纳入更完整[[引力模型]]的附加项。该理论基于[[哈密顿]][[正则形式]]的闭式解，推导出[[运动方程]][[长期项]]的近似[[解析解]]，包含两种要素变换：从[[瞬时根数]]到[[平根数]]（如[6]），以及从[[平根数]]到[[本征根数]]。在[[本征根数]]下的解是平凡的，通过上述变换的逆运算，无需[[数值传播]]即可根据初始时刻$t_0$的[[瞬时根数]]条件，解析获得任意时刻t的[[卫星]][[位置]]和[[速度]]。该[[传播模型]]在数十年时间跨度内有效，适用于所有不会坠入[[月球表面]]的初始条件（除已识别的、对应[[卫星]][[长期频率]]与[[地月轨道]][[长期频率]][[通约]]的薄[[共振带]]外）。我们在代码库[14]中提供了实现该[[传播器]]的开源[[Python]][[程序]]和[[符号计算]][[例程]]，并报告了与[[笛卡尔坐标]]下全数值[[轨道传播]]的精度对比测试。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form * '''中文标题'''：闭式月球卫星轨道全解析传播模型 * '''发布日期'''：2025-05-14 09:29:41+00:00 * '''作者'''：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos * '''分类'''：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP *'''原文链接'''：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1 '''中文摘要'''：我们提出了一种完全解析的[[月球]][[人造卫星]][[轨道传播器]]，在包含[[月球引力]]和[[第三体作用]]的模型中具有足够精度，适用于广泛的实际应用场景。该[[引力模型]]整合了12个最重要的[[月球引力谐波]]项以及[[地球]][[四极潮汐]]项，并精确描述了[[地月历表]]，其精度与更复杂的半解析传播器[[SELENA]][6]相当，适用于300至3000公里高度的[[卫星轨道]]。通过本文[[解析理论]]提供的公式，可便捷地纳入更完整[[引力模型]]的附加项。该理论基于[[哈密顿正则形式]]的闭式近似[[解析解]]，推导[[运动方程]][[长期项]]的解法，包含两种要素变换：从[[瞬时根数]]到[[平根数]]（如[6]），以及从[[平根数]]到[[本征根数]]。在[[本征根数]]下的解是平凡的，通过上述变换的逆运算，无需[[数值传播]]即可根据初始时刻$t_0$的[[瞬时根数]]条件解析获得任意时刻t的[[卫星]][[位置]]和[[速度]]。该[[传播模型]]有效期达数十年，适用于所有不会撞击[[月球表面]]的初始条件（除已识别的、对应卫星[[长期频率]]与[[地月轨道]][[长期频率]][[通约]]的薄层[[共振区]]外）。我们在[[代码库]][14]中提供了实现该传播器的开源[[Python]]程序和[[符号计算]]例程，并报告了与[[笛卡尔坐标]]下全[[数值]][[轨道传播]]的精度对比测试结果。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence * '''中文标题'''：揭示三维霍尔-MHD湍流的多样性 * '''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]]衰变[[湍流]]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，并展现三个特征尺度（[[动能耗散尺度]]$\eta_u$、[[磁耗散尺度]]$\eta_b$以及[[离子惯性尺度]]$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔效应]]的显现。通过[[涡度]]和[[电流密度]]模量的等值面图可定性观察到这种相互作用，而[[动能能谱]]$E_u(k)$与[[磁能能谱]]$E_b(k)$则清晰地量化了这一现象。研究发现存在两个不同的[[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$E_b(k)$均呈现符合[[Kolmogorov]]型$-5/3$标度的[[幂律分布]]；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$-11/3$。理论分析表明：$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模拟结果与理论预测一致。此外，我们还研究了导致[[离子回旋波]]与[[哨声波]]分别占主导地位的左旋与右旋场涨落。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form * '''中文标题'''：闭合形式月球卫星轨道的全解析传播算法 * '''发布日期'''：2025-05-14 09:29:41+00:00 * '''作者'''：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos * '''分类'''：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP *'''原文链接'''：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1 '''中文摘要'''：我们提出了一种完全解析的[[月球]][[人造卫星]][[轨道传播器]]，在包含[[月球引力]]和[[第三体作用]]的模型中具有足够精度，可满足广泛实际应用需求。该[[引力模型]]整合了12个最重要的[[月球引力谐波]]项以及[[地球]][[四极潮汐]]项，并精确描述了[[地月历表]]，其精度与更复杂的半解析传播器[[SELENA]][6]相当，适用于300至3000公里高度的[[卫星轨道]]。通过本文解析理论公式，可便捷地纳入更完整[[引力模型]]的附加项。该理论基于[[哈密顿]][[正则形式]]的闭式近似[[解析解]]，推导[[运动方程]][[长期项]]的解法，包含两种要素转换：从[[瞬时要素]]到[[平均要素]]（如[6]），以及从[[平均要素]]到[[本征要素]]。在[[本征要素]]框架下问题求解简化为直接计算，通过上述转换的逆过程，无需[[数值传播]]即可根据初始时刻$t_0$的[[瞬时要素]]条件，解析获得任意时刻t的[[卫星]][[位置]]与[[速度]]。该[[传播模型]]有效期达数十年，适用于所有不会撞击[[月表]]的初始条件（除特定薄层[[共振区]]外，这些区域对应[[卫星]][[长期频率]]与[[地月轨道]][[长期频率]]的[[通约关系]]）。我们在代码库[14]中提供了实现该[[传播器]]的开源[[Python]]程序和[[符号计算]]例程，并报告了与[[笛卡尔坐标]][[全数值]][[轨道传播]]的精度对比测试结果。 == 摘要 == * '''原文标题'''：$g$ factor of the $2p_j$ excited states in lithium-like ions * '''中文标题'''：类锂离子$2p_j$激发态的$g$因子 * '''发布日期'''：2025-05-14 17:10:34+00:00 * '''作者'''：D. V. Zinenko, V. A. Agababaev, D. A. Glazov, A. V. Malyshev, A. D. Moshkin, E. V. Tryapitsyna, A. V. Volotka * '''分类'''：physics.atom-ph *'''原文链接'''：http://arxiv.org/abs/2505.09567v1 '''中文摘要'''：摘要：本文针对类[[锂离子]]最低[[激发态]]$2p_{1/2}$和$2p_{3/2}$的$g$因子，在[[核电荷数]]$Z=10-92$的广泛范围内进行了[[相对论]]计算。[[电子间相互作用]]采用[[微扰理论]]处理至二阶。单圈[[QED]]贡献以$\alpha Z$的所有阶次进行计算，同时考虑了[[核反冲效应]]的主要贡献。研究还纳入了[[磁场]]中的二次项和三次项影响。所有计算均采用一组[[屏蔽势]]来估算未知的高阶[[关联效应]]。 == 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[[霍尔磁流体动力学]]（3D [[HMHD]]）[[等离子体]][[湍流]][[衰减]]过程，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（[[动能耗散尺度]]$\eta_u$、[[磁耗散尺度]]$\eta_b$及[[离子惯性尺度]]$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔效应]]的显现。通过[[涡度]]和[[电流密度]][[模量]]的[[等值面图]]可定性观察到这种相互作用，而[[动能能谱]]$E_u(k)$与[[磁能能谱]]$E_b(k)$则清晰地展现了这一现象。研究发现存在两个不同的[[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$E_b(k)$均呈现符合[[Kolmogorov]]型$-5/3$标度的[[幂律分布]]；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$-11/3$。理论分析表明：$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，[[DNS]]结果与理论预测一致。此外，我们还研究了导致[[离子回旋波]]与[[哨声波]]分别占主导地位的场左旋与右旋涨落。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form * '''中文标题'''：闭式月球卫星轨道全解析传播模型 * '''发布日期'''：2025-05-14 09:29:41+00:00 * '''作者'''：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos * '''分类'''：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP *'''原文链接'''：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1 '''中文摘要'''：我们提出了一种完全解析的[[月球]][[人造卫星]][[轨道传播器]]，在包含[[月球重力场]]和[[第三体摄动]]的模型中具有足够精度，适用于广泛的实际应用场景。该[[重力模型]]整合了12个最主要的[[月球重力谐波项]]以及[[地球四极潮汐项]]，并精确描述了[[地月历表]]，其精度可与更复杂的半解析传播器[[SELENA]][6]相媲美，适用于300至3000公里高度的[[卫星轨道]]。通过本文解析理论的公式，可便捷地纳入更完整[[重力模型]]的附加项。该理论基于[[哈密顿正则形式]]的闭式解，推导出[[运动方程]]长期项的近似解析解。我们建立了两种[[轨道根数]]转换：从[[瞬时根数]]到[[平根数]]（如[6]），以及从[[平根数]]到[[本征根数]]。在[[本征根数]]下的解是平凡的，通过上述转换的逆运算，无需数值传播即可根据初始时刻$t_0$的[[瞬时根数]]解析获得任意时刻t的[[卫星位置]]和[[速度]]。该[[传播模型]]在数十年时间跨度内有效，适用于所有不会撞击[[月球表面]]的初始条件（除已识别的、对应卫星长期频率与[[地月轨道]]长期频率通约的薄[[共振带]]外）。我们在代码库[14]中提供了实现该传播器的开源[[Python]]程序和[[符号计算]]例程。文中还报告了与[[笛卡尔坐标]]下全数值[[轨道传播]]的精度对比测试。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence * '''中文标题'''：三维霍尔-MHD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 $10.0$）下的衰减三维[[霍尔磁流体动力学]]（3D HMHD）[[等离子体]][[湍流]]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，并展现三个特征尺度（[[动能耗散尺度]]$\eta_u$、[[磁耗散尺度]]$\eta_b$以及[[离子惯性尺度]]$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔项]]效应。通过[[涡度]]和[[电流密度]]模量的等值面图可定性观察这种相互作用，而[[动能能谱]]$E_u(k)$与[[磁能能谱]]$E_b(k)$则清晰地量化了该现象。研究发现存在两个不同的[[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$E_b(k)$均呈现符合[[Kolmogorov型]]$-5/3$标度的[[幂律分布]]；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$-11/3$。理论分析表明：$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS结果与理论预测一致。此外，我们还研究了导致[[离子回旋波]]与[[哨声波]]分别占主导地位的左旋与右旋场涨落。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form * '''中文标题'''：闭式月球卫星轨道全解析传播模型 * '''发布日期'''：2025-05-14 09:29:41+00:00 * '''作者'''：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos * '''分类'''：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP *'''原文链接'''：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1 '''中文摘要'''：我们提出了一种完全解析的[[月球]][[人造卫星]][[轨道传播器]]，在包含[[月球引力]]和[[第三体作用]]的模型中具有足够精度，适用于广泛的实际应用场景。该[[引力模型]]整合了12个最重要的[[月球引力谐波项]]以及[[地球四极潮汐项]]，并精确描述了[[地月历表]]，其精度可与更复杂的半解析传播器[[SELENA]][6]相媲美，适用于300至3000公里高度的[[卫星轨道]]。通过本文[[解析理论]]的公式，可便捷地纳入更完整[[引力模型]]的附加项。该理论基于[[哈密顿正则形式]]的闭式近似[[解析解]]，推导[[运动方程]][[长期项]]的解法。我们建立了两种[[要素转换]]：从[[瞬时要素]]到[[平均要素]]（如[6]），以及从[[平均要素]]到[[本征要素]]。在[[本征要素]]框架下问题求解变得简单，通过上述转换的逆运算，无需[[数值传播]]即可根据初始时刻$t_0$的[[瞬时要素]]条件，解析获得任意时刻t的[[卫星位置]]和[[速度]]。该[[传播模型]]有效时间跨度达数十年，适用于所有不会坠毁[[月球表面]]的初始条件（除已识别的薄层[[共振区]]外，这些区域对应[[卫星长期频率]]与[[地月轨道长期频率]]的[[通约关系]]）。我们在代码库[14]中提供了实现该[[传播器]]的开源[[Python]]程序和[[符号计算]]例程，并报告了与[[笛卡尔坐标]]下全数值[[轨道传播]]的精度对比测试结果。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence * '''中文标题'''：三维霍尔-MHD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'''：我们对三维[[霍尔效应|霍尔]][[磁流体动力学]](3D HMHD)[[等离子体]][[湍流]]在三个[[磁普朗特数]]($Pr_{m}=0.1$、$1.0$和$10.0$)下的[[衰减过程]]进行了广泛的[[伪谱]][[直接数值模拟]](DNS)。这些DNS旨在揭示3D HMHD湍流[[统计特性]]对$Pr_m$的依赖性，并展现三个[[长度尺度]]——[[动能]]与[[磁耗散]]长度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及[[离子惯性尺度]]$d_i$（低于该尺度可观察到[[霍尔项]]效应）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，而[[动能能谱]]$E_u(k)$与[[磁能谱]]$E_b(k)$则清晰地呈现了这一关系。我们发现了两个不同的[[惯性区]]：在第一惯性区$k<k_{i}\sim1/d_i$中，$E_u(k)$和$E_b(k)$在所有$Pr_m$值下均呈现与[[Kolmogorov标度]]$-5/3$一致的[[幂律分布]]；在第二惯性区$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的标度行为取决于$Pr_M$——当$Pr_{m}=0.1$时谱标度指数为$-17/3$，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$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS结果与理论预测相符。此外，我们还研究了导致[[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。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form * '''中文标题'''：闭式月球卫星轨道全解析传播模型 * '''发布日期'''：2025-05-14 09:29:41+00:00 * '''作者'''：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos * '''分类'''：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP *'''原文链接'''：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1 '''中文摘要'''：我们提出了一种完全解析的[[月球]][[人造卫星]][[轨道传播器]]，在包含[[月球引力]]和[[第三体效应]]的模型中具有足够精度，适用于广泛的实际应用场景。该[[引力模型]]整合了12个最重要的[[月球引力谐波项]]以及[[地球]][[四极潮汐项]]，并精确描述了[[地月历表]]，其精度可与更复杂的半解析传播器[[SELENA]][6]相媲美，适用于300至3000公里高度的[[卫星轨道]]。通过本文[[解析理论]]的公式，可便捷地纳入更完整[[引力模型]]的附加项。该理论基于[[哈密顿正则形式]]的闭式解，推导出[[运动方程]][[长期项]]的近似[[解析解]]，包含两种要素转换：从[[瞬时要素]]到[[平均要素]]（如[6]），以及从[[平均要素]]到[[本征要素]]。在[[本征要素]]框架下问题求解是平凡的，通过上述转换的逆运算，无需[[数值传播]]即可根据初始时刻$t_0$的[[瞬时要素]]解析获得任意时刻t的[[卫星]][[位置]]和[[速度]]。该[[传播模型]]有效期达数十年，适用于所有不会撞击[[月表]]的初始条件（除特定细窄的[[长期共振带]]外，这些区域对应[[卫星]][[长期频率]]与[[地月轨道]][[长期频率]]的[[通约关系]]）。我们在代码库[14]中提供了实现该[[传播器]]的开源[[Python]]程序和[[符号计算]]例程，并报告了与[[笛卡尔坐标]]全数值[[轨道传播]]的精度对比测试结果。 == 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，并展现三个特征尺度（[[动能耗散尺度]]$\eta_u$、[[磁耗散尺度]]$\eta_b$以及[[离子惯性尺度]]$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔效应]]的表现。通过[[涡度]]和[[电流密度]]模量的等值面图可定性观察到这种相互作用，而[[动能能谱]]$E_u(k)$与[[磁能能谱]]$E_b(k)$则清晰地量化了这一现象。 研究发现存在两个不同的[[惯性区]]：在第一惯性区（$k<k_{i}\sim1/d_i$），无论$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈现符合[[Kolmogorov]]型$-5/3$标度的[[幂律分布]]；在第二惯性区（$k > k_{i}$），$E_b(k)$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$-11/3$。理论分析表明：$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS结果与理论预测一致。此外，研究还考察了导致[[离子回旋波]]与[[哨声波]]分别占主导地位的左旋和右旋场涨落现象。 == 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'''：我们对三维[[霍尔效应|霍尔]][[磁流体动力学]](3D HMHD)[[等离子体]][[湍流]]在三个[[磁普朗特数]]($Pr_{m}=0.1$、$1.0$和$10.0$)下的[[衰减过程]]进行了广泛的[[伪谱]][[直接数值模拟]](DNS)。这些DNS旨在揭示3D HMHD湍流[[统计特性]]对$Pr_m$的依赖性，并展现三个[[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]]$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔效应]]的表现。这种相互作用虽然通过[[涡度]]和[[电流密度]][[模量]]的[[等值面]]图已能定性显现，但通过[[动能谱]]$E_u(k)$和[[磁能谱]]$E_b(k)$得以清晰呈现。我们发现两个不同的[[惯性区]]：在第一惯性区($k<k_{i}\sim1/d_i$)，所有$Pr_m$下$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈现与[[Kolmogorov标度]]$-5/3$一致的[[幂律分布]]；而在第二惯性区($k > k_{i}$)，$E_b(k)$的标度行为取决于$Pr_M$——$Pr_{m}=0.1$时[[谱指数]]为$-17/3$，$Pr_{m}=1$和$10$时为$-11/3$。[[理论分析]]表明：当$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，而$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS结果与[[理论预测]]相符。此外，我们还研究了导致[[离子回旋波]]或[[哨声波]]分别占主导地位的场左右[[偏振]][[涨落]]。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence * '''中文标题'''：三维霍尔-MHD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[[霍尔磁流体动力学]]（3D [[HMHD]]）[[等离子体]][[湍流]][[衰减]]进行了广泛的[[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，并展现三个[[长度尺度]]——[[动能]]与[[磁耗散]]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，并分别由[[动能谱]]$E_u(k)$和[[磁能谱]]$E_b(k)$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[[柯尔莫戈洛夫]]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$-11/3$。理论上我们证明：当$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，当$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模拟结果与[[理论预测]]一致。此外，我们还研究了导致[[离子回旋波]]或[[哨声波]]分别占主导地位的[[场]][[左右偏振]][[涨落]]现象。 == 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]]衰变[[湍流]]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，并展现三个特征尺度（[[动能耗散]]尺度$\eta_u$、[[磁耗散]]尺度$\eta_b$以及[[离子惯性]]尺度$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔项]]的效应。通过[[涡度]]和[[电流密度]]模量的等值面图可定性观察到这种相互作用，而[[动能能谱]]$E_u(k)$与[[磁能谱]]$E_b(k)$则清晰地量化了这一现象。研究发现存在两个不同的[[惯性区]]：在第一惯性区（$k<k_{i}\sim1/d_i$），所有$Pr_m$条件下$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈现符合[[Kolmogorov]]型$-5/3$标度的[[幂律分布]]；在第二惯性区（$k > k_{i}$），$E_b(k)$的标度行为随$Pr_M$变化——$Pr_{m}=0.1$时谱指数为$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$时为$-11/3$。理论分析表明：当$Pr_m \ll 1$时满足$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时满足$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS结果与理论预测一致。此外，研究还分析了导致[[离子回旋波]]与[[哨声波]]分别占主导地位的左旋与右旋场涨落。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence * '''中文标题'''：三维霍尔-MHD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[[霍尔磁流体动力学]]（3D HMHD）[[等离子体]][[湍流]][[衰减]]过程，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，并展现三个特征尺度（[[动能耗散尺度]]$\eta_u$、[[磁耗散尺度]]$\eta_b$以及[[离子惯性尺度]]$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔项]]效应的显现。通过[[涡度]]和[[电流密度]][[模量]]的[[等值面图]]可定性观察到这种相互作用，而[[动能能谱]]$E_u(k)$与[[磁能能谱]]$E_b(k)$则清晰地量化了这一现象。研究发现存在两个不同的[[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$E_b(k)$均呈现符合[[Kolmogorov型]]$-5/3$标度的[[幂律分布]]；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$-11/3$。理论分析表明：$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS结果与理论预测一致。此外，我们还研究了导致[[离子回旋波]]与[[哨声波]]分别占主导地位的左旋与右旋[[场涨落]]现象。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence * '''中文标题'''：三维霍尔-磁流体动力学湍流的多样性研究 * '''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 $10.0$）下的衰减三维[[霍尔磁流体动力学]]（3D HMHD）[[等离子体]][[湍流]]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，并展现三个特征尺度（[[动能]]与[[磁耗散]]长度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及[[离子惯性尺度]]$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔项]]效应。通过[[涡度]]和[[电流密度]]模量的等值面图可定性观察到这种相互作用，而[[动能谱]]$E_u(k)$与[[磁能谱]]$E_b(k)$则清晰地量化了这一现象。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$E_b(k)$均呈现符合[[Kolmogorov]]型$-5/3$标度的[[幂律分布]]；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$-11/3$。理论分析表明：$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模拟结果与理论预测一致。此外，我们还研究了导致[[离子回旋波]]与[[哨声波]]分别占主导地位的左旋与右旋场涨落。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence * '''中文标题'''：三维霍尔-MHD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[[霍尔磁流体动力学]]（3D HMHD）[[等离子体]][[湍流]][[衰减]]进行了广泛的[[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，并展现三个[[长度尺度]]——[[动能]]与[[磁耗散]]尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及[[离子惯性尺度]]$d_i$（低于该尺度可观察到[[霍尔项]]效应）——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]]的等值面图定性显现，并分别由[[动能能谱]]$E_u(k)$和[[磁能能谱]]$E_b(k)$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$10$时为$-11/3$。理论上我们证明：当$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，当$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模拟结果与[[理论预测]]一致。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]]。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence * '''中文标题'''：揭示三维霍尔-磁流体湍流的多样性 * '''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 $10.0$）下的衰减三维[[霍尔磁流体动力学]]（3D HMHD）[[等离子体]][[湍流]]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，并展现三个特征尺度（[[动能耗散尺度]]$\eta_u$、[[磁耗散尺度]]$\eta_b$以及[[离子惯性尺度]]$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔项]]效应的显现。通过[[涡度]]和[[电流密度]]模量的等值面图可定性观察到这种相互作用，而[[动能能谱]]$E_u(k)$与[[磁能能谱]]$E_b(k)$则清晰地量化了这一现象。研究发现存在两个不同的[[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$E_b(k)$均呈现符合[[Kolmogorov型]]$-5/3$标度的[[幂律分布]]；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$-11/3$。理论分析表明：$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模拟结果与理论预测一致。此外，我们还研究了导致[[离子回旋波]]与[[哨声波]]分别占主导地位的左旋与右旋场涨落现象。 == 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 $10.0$）下的衰减三维[[霍尔磁流体动力学]]（3D HMHD）[[等离子体]][[湍流]]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[[柯尔莫哥洛夫型]]$-5/3$标度一致的[[幂律分布]]；而在第二惯性区$k > k_{i}$，$E_b(k)$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$-11/3$。理论上我们证明：当$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，当$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模拟结果与理论预测一致。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。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence * '''中文标题'''：揭示三维霍尔-磁流体湍流的多样性 * '''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[[霍尔磁流体动力学]]（3D HMHD）[[等离子体]][[湍流]][[衰减]]进行了广泛的[[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，并展现三个[[特征尺度]]（[[动能耗散尺度]]$\eta_u$、[[磁耗散尺度]]$\eta_b$以及[[离子惯性尺度]]$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔项]]效应。通过[[涡度]]和[[电流密度]][[模量]]的[[等值面图]]可定性观察这种相互作用，而[[动能谱]]$E_u(k)$与[[磁能谱]]$E_b(k)$则清晰地量化了这一现象。研究发现存在两个不同的[[惯性区]]：第一惯性区（$k<k_{i}\sim1/d_i$）中，所有$Pr_m$条件下的$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈现符合[[Kolmogorov]]型$-5/3$标度的[[幂律分布]]；第二惯性区（$k > k_{i}$）的$E_b(k)$标度行为则随$Pr_M$变化——$Pr_{m}=0.1$时谱标度指数为$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$时为$-11/3$。理论分析表明：当$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS结果与理论预测一致。此外，研究还分析了导致[[离子回旋波]]与[[哨声波]]分别占主导地位的[[左旋]]与[[右旋]][[场涨落]]。 == 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'''：我们通过[[伪谱]]直接数值模拟([[DNS]])对三维[[霍尔磁流体动力学]](3D [[HMHD]])[[等离子体]][[湍流]]在三种[[磁普朗特数]]($Pr_{m}=0.1$、$1.0$和$10.0$)下的[[衰减过程]]进行了广泛研究。这些[[DNS]]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（[[动能耗散尺度]]$\eta_u$、[[磁耗散尺度]]$\eta_b$及[[离子惯性尺度]]$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔项]]的效应。这种相互作用虽然通过[[涡度]]和[[电流密度]][[模量]]的等值面图已能定性显现，但通过[[动能谱]]$E_u(k)$和[[磁能谱]]$E_b(k)$得以更清晰呈现。研究发现存在两个不同的[[惯性区]]：第一惯性区($k<k_{i}\sim1/d_i$)中，$E_u(k)$和$E_b(k)$在所有$Pr_m$下均呈现符合[[Kolmogorov型]]-5/3标度的[[幂律分布]]；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$10$时为-11/3。理论分析表明：$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，[[DNS]]结果与理论预测一致。此外，我们还研究了导致[[离子回旋波]]或[[哨声波]]分别占主导地位的场左右[[偏振]][[涨落]]。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence * '''中文标题'''：揭示三维霍尔-MHD湍流的多样性 * '''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[[霍尔磁流体动力学]]（3D HMHD）[[等离子体]]衰变[[湍流]]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]]$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔效应]]的显现。通过[[涡度]]和[[电流密度]]模量的等值面图可定性观察到这种相互作用，而[[动能谱]]$E_u(k)$与[[磁能谱]]$E_b(k)$则清晰地量化了这一现象。 研究发现存在两个不同的[[惯性区]]：在第一惯性区（$k<k_{i}\sim1/d_i$），无论$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈现与[[Kolmogorov]]型$-5/3$标度律相符的[[幂律分布]]；在第二惯性区（$k > k_{i}$），$E_b(k)$的标度行为则取决于$Pr_M$——当$Pr_{m}=0.1$时谱指数为$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$时则为$-11/3$。理论分析表明：$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS结果与理论预测一致。此外，研究还考察了导致[[离子回旋波]]与[[哨声波]]分别占主导地位的左旋和右旋场涨落。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence * '''中文标题'''：揭示三维霍尔-MHD湍流的多样性 * '''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 $10.0$）下的衰减三维[[霍尔磁流体动力学]]（3D HMHD）[[等离子体]][[湍流]]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，并展现三个[[特征长度]]（[[动能]]与[[磁耗散]]尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及[[离子惯性尺度]]$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔项]]效应。通过[[涡度]]和[[电流密度]][[模量]]的[[等值面]]图可定性观察到这种相互作用，而[[动能谱]]$E_u(k)$与[[磁能谱]]$E_b(k)$则清晰地量化了这一现象。研究发现存在两个不同的[[惯性区]]：第一惯性区（$k<k_{i}\sim1/d_i$）中，所有$Pr_m$条件下的$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈现符合[[Kolmogorov]]型$-5/3$标度的[[幂律分布]]；第二惯性区（$k > k_{i}$）的$E_b(k)$标度则随$Pr_M$变化——$Pr_{m}=0.1$时[[谱指数]]为$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$时为$-11/3$。理论分析表明：当$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS结果与理论预测一致。此外，我们还研究了导致[[离子回旋波]]与[[哨声波]]分别占主导地位的[[左旋]]/[[右旋]][[场涨落]]。 == 摘要 == * '''原文标题'''：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence * '''中文标题'''：三维霍尔-MHD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'''：我们对三维[[霍尔效应|霍尔]][[磁流体动力学]](3D HMHD)[[等离子体]][[湍流]]在三个[[磁普朗特数]]($Pr_{m}=0.1$、$1.0$和$10.0$)下的[[衰减过程]]进行了广泛的[[伪谱]][[直接数值模拟]](DNS)。这些DNS旨在揭示3D HMHD湍流[[统计特性]]对$Pr_m$的依赖性，并展现三个[[特征尺度]]（[[动能耗散]]尺度$\eta_u$、[[磁耗散]]尺度$\eta_b$和[[离子惯性]]尺度$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到[[霍尔项]]的效应。这种相互作用虽然通过[[涡度]]和[[电流密度]][[模量]]的[[等值面]]图已能定性显现，但通过[[动能谱]]$E_u(k)$和[[磁能谱]]$E_b(k)$得以更清晰地呈现。我们发现两个不同的[[惯性区]]：在第一惯性区($k<k_{i}\sim1/d_i$)，无论$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈现符合[[Kolmogorov标度律|Kolmogorov型]]$-5/3$标度的[[幂律分布]]；而在第二惯性区($k > k_{i}$)，$E_b(k)$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$10$时为$-11/3$。我们进一步从理论上证明：当$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，当$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS结果与[[理论预测]]一致。此外，我们还研究了导致[[离子回旋波]]或[[哨声波]]分别占主导地位的[[场偏振]][[涨落现象]]。 == 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'''：我们通过[[伪谱]]直接数值模拟([[DNS]])对三维[[霍尔磁流体动力学]](3D [[HMHD]])[[等离子体]][[湍流]]在三种[[磁普朗特数]]($Pr_{m}=0.1$、$1.0$和$10.0$)下的[[衰减过程]]进行了广泛研究。这些[[DNS]]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[[霍尔项]]效应显现）——之间的微妙相互作用。这种相互作用虽可从[[涡度]]和[[电流密度]][[模量]]的[[等值面图]]中定性观察，但通过[[动能谱]]$E_u(k)$和[[磁能谱]]$E_b(k)$得以清晰呈现。我们发现存在两个不同的[[惯性区]]：在第一惯性区($k<k_{i}\sim1/d_i$)，所有$Pr_m$下$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈现符合[[Kolmogorov]]型$-5/3$标度的[[幂律区]]；而在第二惯性区($k > k_{i}$)，$E_b(k)$的标度行为随$Pr_M$变化——$Pr_{m}=0.1$时[[谱指数]]为$-17/3$，$Pr_{m}=1$和$10$时则为$-11/3$。理论分析表明：当$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，而$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，[[DNS]]结果与理论预测一致。此外，我们还研究了导致[[离子回旋波]]或[[哨声波]]分别占主导地位的[[场]][[左右偏振]][[涨落]]现象。 == 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'''：我们针对三个[[磁普朗特数]]（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的衰减三维[[霍尔磁流体动力学]]（3D HMHD）[[等离子体]][[湍流]]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，并分别由[[动能能谱]]$E_u(k)$和[[磁能能谱]]$E_b(k)$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证明：对于$Pr_m \ll 1$有$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，对于$Pr_m \gg 1$有$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，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。
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WikiEdge:ArXiv速递/2025-05-14
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