WikiEdge:ArXiv速遞/2025-05-14

出自WikiEdge
跳至導覽 跳至搜尋

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-磁流體湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三維霍爾磁流體力學（3D HMHD）等離子體湍流衰減現象，開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並闡明三個特徵尺度——動能與磁耗散長度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$（低於該尺度時霍爾效應顯現）之間的微妙相互作用。這種相互作用通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察，並分別通過動能譜$E_u(k)$和磁能譜$E_b(k)$得到清晰呈現。我們發現兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現與Kolmogorov型$-5/3$標度一致的冪律分布；而在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。我們進一步通過理論推導證明：當$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，當$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，且DNS結果與理論預測相符。此外，我們還分析了導致離子迴旋波或哨聲波分別占主導地位的場左旋與右旋漲落現象。

摘要

  • 原文標題：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form
  • 中文標題：閉合形式月球衛星軌道的全解析傳播算法
  • 發布日期：2025-05-14 09:29:41+00:00
  • 作者：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos
  • 分類：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1

中文摘要：摘要：我們提出了一種完全解析的月球人造衛星軌道傳播器，在包含月球引力和第三體作用的模型中具有足夠精度，適用於廣泛的實際應用場景。該引力模型整合了12個最重要的月球引力諧波項以及地球四極潮汐項，並精確描述了地月曆表，其精度可與更複雜的半解析傳播器SELENA[6]相媲美，適用於300至3000公里高度的衛星軌道。通過本文解析理論的公式，可便捷地納入更完整引力模型的附加項。該理論基於哈密頓正則形式的閉式解，推導出運動方程長期項的近似解析解，包含兩種要素變換：從瞬時根數到平根數（如[6]），以及從平根數到本徵根數。在本徵根數下的解是平凡的，通過上述變換的逆運算，無需數值傳播即可根據初始時刻$t_0$的瞬時根數條件，解析獲得任意時刻t的衛星位置和速度。該傳播模型在數十年時間跨度內有效，適用於所有不會墜入月球表面的初始條件（除已識別的、對應衛星長期頻率與地月軌道長期頻率通約的薄共振帶外）。我們在代碼庫[14]中提供了實現該傳播器的開源Python程序和符號計算例程，並報告了與笛卡爾坐標下全數值軌道傳播的精度對比測試。

摘要

  • 原文標題：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form
  • 中文標題：閉式月球衛星軌道全解析傳播模型
  • 發布日期：2025-05-14 09:29:41+00:00
  • 作者：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos
  • 分類：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1

中文摘要：我們提出了一種完全解析的月球人造衛星軌道傳播器，在包含月球引力和第三體作用的模型中具有足夠精度，適用於廣泛的實際應用場景。該引力模型整合了12個最重要的月球引力諧波項以及地球四極潮汐項，並精確描述了地月曆表，其精度與更複雜的半解析傳播器SELENA[6]相當，適用於300至3000公里高度的衛星軌道。通過本文解析理論提供的公式，可便捷地納入更完整引力模型的附加項。該理論基於哈密頓正則形式的閉式近似解析解，推導運動方程長期項的解法，包含兩種要素變換：從瞬時根數到平根數（如[6]），以及從平根數到本徵根數。在本徵根數下的解是平凡的，通過上述變換的逆運算，無需數值傳播即可根據初始時刻$t_0$的瞬時根數條件解析獲得任意時刻t的衛星位置和速度。該傳播模型有效期達數十年，適用於所有不會撞擊月球表面的初始條件（除已識別的、對應衛星長期頻率與地月軌道長期頻率通約的薄層共振區外）。我們在代碼庫[14]中提供了實現該傳播器的開源Python程序和符號計算例程，並報告了與笛卡爾坐標下全數值軌道傳播的精度對比測試結果。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：揭示三維霍爾-MHD湍流的多樣性
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三維霍爾磁流體力學（3D HMHD）等離子體衰變湍流開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個特徵尺度（動能耗散尺度$\eta_u$、磁耗散尺度$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾效應的顯現。通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察到這種相互作用，而動能能譜$E_u(k)$與磁能能譜$E_b(k)$則清晰地量化了這一現象。研究發現存在兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律分布；在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。理論分析表明：$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模擬結果與理論預測一致。此外，我們還研究了導致離子迴旋波與哨聲波分別占主導地位的左旋與右旋場漲落。

摘要

  • 原文標題：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form
  • 中文標題：閉合形式月球衛星軌道的全解析傳播算法
  • 發布日期：2025-05-14 09:29:41+00:00
  • 作者：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos
  • 分類：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1

中文摘要：我們提出了一種完全解析的月球人造衛星軌道傳播器，在包含月球引力和第三體作用的模型中具有足夠精度，可滿足廣泛實際應用需求。該引力模型整合了12個最重要的月球引力諧波項以及地球四極潮汐項，並精確描述了地月曆表，其精度與更複雜的半解析傳播器SELENA[6]相當，適用於300至3000公里高度的衛星軌道。通過本文解析理論公式，可便捷地納入更完整引力模型的附加項。該理論基於哈密頓正則形式的閉式近似解析解，推導運動方程長期項的解法，包含兩種要素轉換：從瞬時要素到平均要素（如[6]），以及從平均要素到本徵要素。在本徵要素框架下問題求解簡化為直接計算，通過上述轉換的逆過程，無需數值傳播即可根據初始時刻$t_0$的瞬時要素條件，解析獲得任意時刻t的衛星位置與速度。該傳播模型有效期達數十年，適用於所有不會撞擊月表的初始條件（除特定薄層共振區外，這些區域對應衛星長期頻率與地月軌道長期頻率的通約關係）。我們在代碼庫[14]中提供了實現該傳播器的開源Python程序和符號計算例程，並報告了與笛卡爾坐標全數值軌道傳播的精度對比測試結果。

摘要

  • 原文標題：$g$ factor of the $2p_j$ excited states in lithium-like ions
  • 中文標題：類鋰離子$2p_j$激發態的$g$因子
  • 發布日期：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
  • 分類：physics.atom-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09567v1

中文摘要：摘要：本文針對類鋰離子最低激發態$2p_{1/2}$和$2p_{3/2}$的$g$因子，在核電荷數$Z=10-92$的廣泛範圍內進行了相對論計算。電子間相互作用採用微擾理論處理至二階。單圈QED貢獻以$\alpha Z$的所有階次進行計算，同時考慮了核反衝效應的主要貢獻。研究還納入了磁場中的二次項和三次項影響。所有計算均採用一組屏蔽勢來估算未知的高階關聯效應。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-磁流體湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三維霍爾磁流體動力學（3D HMHD）等離子體湍流衰減過程，開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並闡明三個特徵尺度（動能耗散尺度$\eta_u$、磁耗散尺度$\eta_b$及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾效應的顯現。通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察到這種相互作用，而動能能譜$E_u(k)$與磁能能譜$E_b(k)$則清晰地展現了這一現象。研究發現存在兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律分布；在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。理論分析表明：$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測一致。此外，我們還研究了導致離子迴旋波與哨聲波分別占主導地位的場左旋與右旋漲落。

摘要

  • 原文標題：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form
  • 中文標題：閉式月球衛星軌道全解析傳播模型
  • 發布日期：2025-05-14 09:29:41+00:00
  • 作者：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos
  • 分類：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1

中文摘要：我們提出了一種完全解析的月球人造衛星軌道傳播器，在包含月球重力場和第三體攝動的模型中具有足夠精度，適用於廣泛的實際應用場景。該重力模型整合了12個最主要的月球重力諧波項以及地球四極潮汐項，並精確描述了地月曆表，其精度可與更複雜的半解析傳播器SELENA[6]相媲美，適用於300至3000公里高度的衛星軌道。通過本文解析理論的公式，可便捷地納入更完整重力模型的附加項。該理論基於哈密頓正則形式的閉式解，推導出運動方程長期項的近似解析解。我們建立了兩種軌道根數轉換：從瞬時根數到平根數（如[6]），以及從平根數到本徵根數。在本徵根數下的解是平凡的，通過上述轉換的逆運算，無需數值傳播即可根據初始時刻$t_0$的瞬時根數解析獲得任意時刻t的衛星位置和速度。該傳播模型在數十年時間跨度內有效，適用於所有不會撞擊月球表面的初始條件（除已識別的、對應衛星長期頻率與地月軌道長期頻率通約的薄共振帶外）。我們在代碼庫[14]中提供了實現該傳播器的開源Python程序和符號計算例程。文中還報告了與笛卡爾坐標下全數值軌道傳播的精度對比測試。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-MHD湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的衰減三維霍爾磁流體動力學（3D HMHD）等離子體湍流開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個特徵尺度（動能耗散尺度$\eta_u$、磁耗散尺度$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾項效應。通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察這種相互作用，而動能能譜$E_u(k)$與磁能能譜$E_b(k)$則清晰地量化了該現象。研究發現存在兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律分布；在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。理論分析表明：$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測一致。此外，我們還研究了導致離子迴旋波與哨聲波分別占主導地位的左旋與右旋場漲落。

摘要

  • 原文標題：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form
  • 中文標題：閉式月球衛星軌道全解析傳播模型
  • 發布日期：2025-05-14 09:29:41+00:00
  • 作者：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos
  • 分類：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1

中文摘要：我們提出了一種完全解析的月球人造衛星軌道傳播器，在包含月球引力和第三體作用的模型中具有足夠精度，適用於廣泛的實際應用場景。該引力模型整合了12個最重要的月球引力諧波項以及地球四極潮汐項，並精確描述了地月曆表，其精度可與更複雜的半解析傳播器SELENA[6]相媲美，適用於300至3000公里高度的衛星軌道。通過本文解析理論的公式，可便捷地納入更完整引力模型的附加項。該理論基於哈密頓正則形式的閉式近似解析解，推導運動方程長期項的解法。我們建立了兩種要素轉換：從瞬時要素到平均要素（如[6]），以及從平均要素到本徵要素。在本徵要素框架下問題求解變得簡單，通過上述轉換的逆運算，無需數值傳播即可根據初始時刻$t_0$的瞬時要素條件，解析獲得任意時刻t的衛星位置和速度。該傳播模型有效時間跨度達數十年，適用於所有不會墜毀月球表面的初始條件（除已識別的薄層共振區外，這些區域對應衛星長期頻率與地月軌道長期頻率的通約關係）。我們在代碼庫[14]中提供了實現該傳播器的開源Python程序和符號計算例程，並報告了與笛卡爾坐標下全數值軌道傳播的精度對比測試結果。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-MHD湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們對三維霍爾磁流體動力學(3D HMHD)等離子體湍流在三個磁普朗特數($Pr_{m}=0.1$、$1.0$和$10.0$)下的衰減過程進行了廣泛的偽譜直接數值模擬(DNS)。這些DNS旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個長度尺度——動能與磁耗散長度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$（低於該尺度可觀察到霍爾項效應）之間的微妙相互作用。這種相互作用通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察，而動能能譜$E_u(k)$與磁能譜$E_b(k)$則清晰地呈現了這一關係。我們發現了兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，$E_u(k)$和$E_b(k)$在所有$Pr_m$值下均呈現與Kolmogorov標度$-5/3$一致的冪律分布；在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜標度指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。我們進一步通過理論證明：當$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，當$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測相符。此外，我們還研究了導致離子迴旋波或哨聲波分別占主導地位的場左旋與右旋漲落現象。

摘要

  • 原文標題：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form
  • 中文標題：閉式月球衛星軌道全解析傳播模型
  • 發布日期：2025-05-14 09:29:41+00:00
  • 作者：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos
  • 分類：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1

中文摘要：我們提出了一種完全解析的月球人造衛星軌道傳播器，在包含月球引力和第三體效應的模型中具有足夠精度，適用於廣泛的實際應用場景。該引力模型整合了12個最重要的月球引力諧波項以及地球四極潮汐項，並精確描述了地月曆表，其精度可與更複雜的半解析傳播器SELENA[6]相媲美，適用於300至3000公里高度的衛星軌道。通過本文解析理論的公式，可便捷地納入更完整引力模型的附加項。該理論基於哈密頓正則形式的閉式解，推導出運動方程長期項的近似解析解，包含兩種要素轉換：從瞬時要素到平均要素（如[6]），以及從平均要素到本徵要素。在本徵要素框架下問題求解是平凡的，通過上述轉換的逆運算，無需數值傳播即可根據初始時刻$t_0$的瞬時要素解析獲得任意時刻t的衛星位置和速度。該傳播模型有效期達數十年，適用於所有不會撞擊月表的初始條件（除特定細窄的長期共振帶外，這些區域對應衛星長期頻率與地月軌道長期頻率的通約關係）。我們在代碼庫[14]中提供了實現該傳播器的開源Python程序和符號計算例程，並報告了與笛卡爾坐標全數值軌道傳播的精度對比測試結果。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-磁流體湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三維霍爾磁流體力學（3D HMHD）等離子體湍流衰減現象，開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個特徵尺度（動能耗散尺度$\eta_u$、磁耗散尺度$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾效應的表現。通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察到這種相互作用，而動能能譜$E_u(k)$與磁能能譜$E_b(k)$則清晰地量化了這一現象。 研究發現存在兩個不同的慣性區：在第一慣性區（$k<k_{i}\sim1/d_i$），無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律分布；在第二慣性區（$k > k_{i}$），$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。理論分析表明：$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測一致。此外，研究還考察了導致離子迴旋波與哨聲波分別占主導地位的左旋和右旋場漲落現象。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-磁流體湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們對三維霍爾磁流體動力學(3D HMHD)等離子體湍流在三個磁普朗特數($Pr_{m}=0.1$、$1.0$和$10.0$)下的衰減過程進行了廣泛的偽譜直接數值模擬(DNS)。這些DNS旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個特徵尺度（動能與磁耗散長度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾效應的表現。這種相互作用雖然通過渦度和電流密度模量的等值面圖已能定性顯現，但通過動能譜$E_u(k)$和磁能譜$E_b(k)$得以清晰呈現。我們發現兩個不同的慣性區：在第一慣性區($k<k_{i}\sim1/d_i$)，所有$Pr_m$下$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現與Kolmogorov標度$-5/3$一致的冪律分布；而在第二慣性區($k > k_{i}$)，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，$Pr_{m}=1$和$10$時為$-11/3$。理論分析表明：當$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，而$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測相符。此外，我們還研究了導致離子迴旋波或哨聲波分別占主導地位的場左右偏振漲落。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-MHD湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三維霍爾磁流體動力學（3D HMHD）等離子體湍流衰減進行了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個長度尺度——動能與磁耗散尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$（低於該尺度時霍爾效應顯現）之間的微妙相互作用。這種相互作用通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察，並分別由動能譜$E_u(k)$和磁能譜$E_b(k)$清晰呈現。我們發現兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現與柯爾莫戈洛夫型$-5/3$標度一致的冪律分布；而在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。理論上我們證明：當$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，當$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模擬結果與理論預測一致。此外，我們還研究了導致離子迴旋波或哨聲波分別占主導地位的場左右偏振漲落現象。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-磁流體湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三維霍爾磁流體力學（3D HMHD）等離子體衰變湍流開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個特徵尺度（動能耗散尺度$\eta_u$、磁耗散尺度$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾項的效應。通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察到這種相互作用，而動能能譜$E_u(k)$與磁能譜$E_b(k)$則清晰地量化了這一現象。研究發現存在兩個不同的慣性區：在第一慣性區（$k<k_{i}\sim1/d_i$），所有$Pr_m$條件下$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律分布；在第二慣性區（$k > k_{i}$），$E_b(k)$的標度行為隨$Pr_M$變化——$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時為$-11/3$。理論分析表明：當$Pr_m \ll 1$時滿足$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時滿足$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測一致。此外，研究還分析了導致離子迴旋波與哨聲波分別占主導地位的左旋與右旋場漲落。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-MHD湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三維霍爾磁流體動力學（3D HMHD）等離子體湍流衰減過程，開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個特徵尺度（動能耗散尺度$\eta_u$、磁耗散尺度$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾項效應的顯現。通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察到這種相互作用，而動能能譜$E_u(k)$與磁能能譜$E_b(k)$則清晰地量化了這一現象。研究發現存在兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律分布；在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。理論分析表明：$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測一致。此外，我們還研究了導致離子迴旋波與哨聲波分別占主導地位的左旋與右旋場漲落現象。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-磁流體動力學湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的衰減三維霍爾磁流體動力學（3D HMHD）等離子體湍流開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個特徵尺度（動能與磁耗散長度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾項效應。通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察到這種相互作用，而動能譜$E_u(k)$與磁能譜$E_b(k)$則清晰地量化了這一現象。我們發現兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律分布；在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。理論分析表明：$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模擬結果與理論預測一致。此外，我們還研究了導致離子迴旋波與哨聲波分別占主導地位的左旋與右旋場漲落。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-MHD湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三維霍爾磁流體動力學（3D HMHD）等離子體湍流衰減進行了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個長度尺度——動能與磁耗散尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$（低於該尺度可觀察到霍爾項效應）——之間的微妙相互作用。這種相互作用通過渦度和電流密度模量的等值面圖定性顯現，並分別由動能能譜$E_u(k)$和磁能能譜$E_b(k)$清晰呈現。我們發現兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現與Kolmogorov型$-5/3$標度一致的冪律分布；而在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時為$-11/3$。理論上我們證明：當$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，當$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模擬結果與理論預測一致。此外，我們還分析了導致離子迴旋波或哨聲波分別占主導地位的場左旋與右旋漲落。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：揭示三維霍爾-磁流體湍流的多樣性
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的衰減三維霍爾磁流體動力學（3D HMHD）等離子體湍流開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個特徵尺度（動能耗散尺度$\eta_u$、磁耗散尺度$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾項效應的顯現。通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察到這種相互作用，而動能能譜$E_u(k)$與磁能能譜$E_b(k)$則清晰地量化了這一現象。研究發現存在兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律分布；在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。理論分析表明：$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模擬結果與理論預測一致。此外，我們還研究了導致離子迴旋波與哨聲波分別占主導地位的左旋與右旋場漲落現象。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-磁流體湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的衰減三維霍爾磁流體動力學（3D HMHD）等離子體湍流開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並闡明三個特徵尺度——動能與磁耗散長度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$（低於該尺度時霍爾效應顯現）之間的微妙相互作用。這種相互作用通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察，並分別通過動能譜$E_u(k)$和磁能譜$E_b(k)$得到清晰呈現。我們發現兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現與柯爾莫哥洛夫型$-5/3$標度一致的冪律分布；而在第二慣性區$k > k_{i}$，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。理論上我們證明：當$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，當$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模擬結果與理論預測一致。此外，我們還分析了導致離子迴旋波或哨聲波分別占主導地位的場左旋與右旋漲落現象。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：揭示三維霍爾-磁流體湍流的多樣性
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三維霍爾磁流體動力學（3D HMHD）等離子體湍流衰減進行了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個特徵尺度（動能耗散尺度$\eta_u$、磁耗散尺度$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾項效應。通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察這種相互作用，而動能譜$E_u(k)$與磁能譜$E_b(k)$則清晰地量化了這一現象。研究發現存在兩個不同的慣性區：第一慣性區（$k<k_{i}\sim1/d_i$）中，所有$Pr_m$條件下的$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律分布；第二慣性區（$k > k_{i}$）的$E_b(k)$標度行為則隨$Pr_M$變化——$Pr_{m}=0.1$時譜標度指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時為$-11/3$。理論分析表明：當$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測一致。此外，研究還分析了導致離子迴旋波與哨聲波分別占主導地位的左旋與右旋場漲落。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-磁流體湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們通過偽譜直接數值模擬(DNS)對三維霍爾磁流體動力學(3D HMHD)等離子體湍流在三種磁普朗特數($Pr_{m}=0.1$、$1.0$和$10.0$)下的衰減過程進行了廣泛研究。這些DNS旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並闡明三個特徵尺度（動能耗散尺度$\eta_u$、磁耗散尺度$\eta_b$及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾項的效應。這種相互作用雖然通過渦度和電流密度模量的等值面圖已能定性顯現，但通過動能譜$E_u(k)$和磁能譜$E_b(k)$得以更清晰呈現。研究發現存在兩個不同的慣性區：第一慣性區($k<k_{i}\sim1/d_i$)中，$E_u(k)$和$E_b(k)$在所有$Pr_m$下均呈現符合Kolmogorov型-5/3標度的冪律分布；第二慣性區($k > k_{i}$)中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為-17/3，而$Pr_{m}=1$和$10$時為-11/3。理論分析表明：$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測一致。此外，我們還研究了導致離子迴旋波或哨聲波分別占主導地位的場左右偏振漲落。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：揭示三維霍爾-MHD湍流的多樣性
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三維霍爾磁流體動力學（3D HMHD）等離子體衰變湍流開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並闡明三個特徵尺度（動能與磁耗散長度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾效應的顯現。通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察到這種相互作用，而動能譜$E_u(k)$與磁能譜$E_b(k)$則清晰地量化了這一現象。 研究發現存在兩個不同的慣性區：在第一慣性區（$k<k_{i}\sim1/d_i$），無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現與Kolmogorov型$-5/3$標度律相符的冪律分布；在第二慣性區（$k > k_{i}$），$E_b(k)$的標度行為則取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。理論分析表明：$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測一致。此外，研究還考察了導致離子迴旋波與哨聲波分別占主導地位的左旋和右旋場漲落。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：揭示三維霍爾-MHD湍流的多樣性
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的衰減三維霍爾磁流體動力學（3D HMHD）等離子體湍流開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個特徵長度（動能與磁耗散尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾項效應。通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察到這種相互作用，而動能譜$E_u(k)$與磁能譜$E_b(k)$則清晰地量化了這一現象。研究發現存在兩個不同的慣性區：第一慣性區（$k<k_{i}\sim1/d_i$）中，所有$Pr_m$條件下的$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律分布；第二慣性區（$k > k_{i}$）的$E_b(k)$標度則隨$Pr_M$變化——$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時為$-11/3$。理論分析表明：當$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測一致。此外，我們還研究了導致離子迴旋波與哨聲波分別占主導地位的左旋/右旋場漲落。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-MHD湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們對三維霍爾磁流體動力學(3D HMHD)等離子體湍流在三個磁普朗特數($Pr_{m}=0.1$、$1.0$和$10.0$)下的衰減過程進行了廣泛的偽譜直接數值模擬(DNS)。這些DNS旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個特徵尺度（動能耗散尺度$\eta_u$、磁耗散尺度$\eta_b$和離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾項的效應。這種相互作用雖然通過渦度和電流密度模量的等值面圖已能定性顯現，但通過動能譜$E_u(k)$和磁能譜$E_b(k)$得以更清晰地呈現。我們發現兩個不同的慣性區：在第一慣性區($k<k_{i}\sim1/d_i$)，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律分布；而在第二慣性區($k > k_{i}$)，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時為$-11/3$。我們進一步從理論上證明：當$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，當$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測一致。此外，我們還研究了導致離子迴旋波或哨聲波分別占主導地位的場偏振漲落現象。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-磁流體湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們通過偽譜直接數值模擬(DNS)對三維霍爾磁流體動力學(3D HMHD)等離子體湍流在三種磁普朗特數($Pr_{m}=0.1$、$1.0$和$10.0$)下的衰減過程進行了廣泛研究。這些DNS旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並闡明三個特徵尺度——動能與磁耗散長度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$（低於該尺度時霍爾項效應顯現）——之間的微妙相互作用。這種相互作用雖可從渦度和電流密度模量的等值面圖中定性觀察，但通過動能譜$E_u(k)$和磁能譜$E_b(k)$得以清晰呈現。我們發現存在兩個不同的慣性區：在第一慣性區($k<k_{i}\sim1/d_i$)，所有$Pr_m$下$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律區；而在第二慣性區($k > k_{i}$)，$E_b(k)$的標度行為隨$Pr_M$變化——$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。理論分析表明：當$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，而$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，DNS結果與理論預測一致。此外，我們還研究了導致離子迴旋波或哨聲波分別占主導地位的場左右偏振漲落現象。

摘要

  • 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文標題：三維霍爾-磁流體湍流的多樣性研究
  • 發布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我們針對三個磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的衰減三維霍爾磁流體動力學（3D HMHD）等離子體湍流開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並闡明三個特徵尺度——動能與磁耗散長度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$（低於該尺度時霍爾效應顯現）——之間的微妙相互作用。這種相互作用通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察，並分別由動能能譜$E_u(k)$和磁能能譜$E_b(k)$清晰呈現。我們發現兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現與Kolmogorov型$-5/3$標度一致的冪律分布；而在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。我們進一步通過理論證明：對於$Pr_m \ll 1$有$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，對於$Pr_m \gg 1$有$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，且DNS結果與理論預測相符。此外，我們還分析了導致離子迴旋波或哨聲波分別占主導地位的場左旋與右旋漲落現象。

取自「http://zh.wikiedge.org/index.php?title=WikiEdge:ArXiv速递/2025-05-14&oldid=10599」