耀斑大尺度电流片的湍流耗散和能谱分析

摘要

磁重联在宇宙的许多动力学现象中都是非常核心的过程.磁流体动力学(MHD)数值模拟是研究磁重联过程以及相应物理图像的一种很有效的手段.通过不同的参数组合,来研究MHD数值模拟中磁雷诺数和空间分辨率对磁重联率、数值耗散和能谱分布的影响.对得到的数据进行分析后,发现磁雷诺数对磁重联率和能谱分布有一定的影响.磁雷诺数越大,磁重联过程进入非线性阶段所需的特征时间越短,磁重联率就越早发生跃升.磁雷诺数Rm对耗散开始发挥作用的Kolmogorov微观尺度lko有明显影响:Rm越大,lko就越小.研究了磁重联过程中包括数值耗散在内的额外耗散对重联过程的影响.结果表明,撕裂模不稳定性开始之前的额外耗散以纯数值耗散为主,撕裂模不稳定性出现之后,额外耗散出现同步跃升,说明不稳定性导致的湍流明显增强了耗散的效果,相当于在局部湍流区引入了超电阻.能谱分析进一步表明,大尺度电流片的lko完全可能出现在宏观的MHD尺度上.