Intermittency of many-particle dispersion in anisotropic magnetohydrodynamic turbulence
Intermittency of many-particle dispersion in anisotropic magnetohydrodynamic turbulence
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各向异性磁流体动力湍流中多粒子分散的间歇性
DOI：
10.1088/1742-6596/1620/1/012015
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Müller, W.-C.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pratt, J.;Busse, A.;Müller, W.-C.
间歇性偏离平均色散曲线揭示了磁流体动力学湍流和流体动力学湍流之间的差异。湍流分散通常通过当颗粒在湍流中移动时一组拉格朗日示踪剂颗粒彼此的平均分离来测量。平均而言，随着时间的推移，粒子将增加它们的分离。然而，由于湍流的间歇性，当考虑单个颗粒群时，可以观察到与这种行为的根本偏差。当一个群只由两个粒子组成时，这两个粒子有时会在短时间内相互靠近，从而减少它们的分离。当该组由最初密集堆积的许多粒子组成时，使用粒子组的凸船体可以获得类似的结果。我们研究了不可压缩各向同性流体动力学湍流，不可压缩各向同性磁流体动力学湍流，不可压缩各向异性磁流体动力学湍流中的多粒子色散的不稳定性。我们解释物理上的各向异性分散由于一个大规模的静态磁场，与当地的磁场和电流片的相互作用，并与Alfvénic波动的相互作用，减少分离的时期。
Intermittent deviation from average dispersion curves reveals differences between the dynamics of magnetohydrodynamic turbulence and hydrodynamic turbulence. Turbulent dispersion is typically measured by the average separation of a group of Lagrangian tracer particles from each other as the particles move in a turbulent flow. On average, the particles will increase their separation as time evolves. However, due to the intermittent nature of turbulence, radical deviations from this behavior can be observed when considering individual groups of particles. When the group consists only of two particles, those two particles sometimes can move toward each other for short periods of time, decreasing their separation. When the group consists instead of many particles that are initially densely packed, similar results can be obtained using the convex hull of the group of particles. We examine this intermittency of many-particle dispersion in incompressible isotropic hydrodynamic turbulence, incompressible isotropic magnetohydrodynamic turbulence, and incompressible anisotropic magnetohydrodynamic turbulence. We interpret periods of decreasing separation physically in terms of anisotropic dispersion due to a large-scale static magnetic field, interactions with local magnetic fields and current sheets, and interactions with Alfvénic fluctuations.
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