Resumen:
Haciendo uso de simulaciones numéricas directas (DNSs), se estudió la interacción entre ondas lineales y turbulencia bajo la aproximación MHD compresible (CMHD). Se realizaron un conjunto de DNSs en tres dimensiones para resoluciones espaciales de 128³ y 256³ puntos de grilla. Se llevó a cabo un estudio paramétrico variando el número de Mach sónico, el campo magnético medio y la amplitud de compresibilidad del forzado. Se construyeron y analizaron los espectros espacio-temporales de la energía magnética, los cuales permitieron cuantificar la contribución de las ondas a la energía del sistema. Se detectaron la presencia de ondas lineales, es decir, ondas de Alfvén y ondas magnetosónicas rápidas y lentas. Más aún, se encontraron distintas respuestas del plasma de acuerdo a si se variaba el número de Mach o el campo magnético medio. Por otro lado, haciendo uso de los espectros espacio-temporales y dos métodos de integración diferentes, cuantificamos de manera precisa la cantidad de energía presente en cada uno de los modos normales del modelo CMHD. Finalmente, si bien se observó la presencia de ondas lineales, en todos los casos estudiados el sistema se encontraba dominado mayormente por la dinámica no-lineal del plasma.
Abstract:
Using direct numerical simulations (DNSs), the interaction between linear waves and turbulence under the compressible MHD (CMHD) approach was studied. A set of DNSs in three dimensions for a spatial resolution of 128³ and 256³ were performed. A parametric study was carried out varying the Mach number, the mean magnetic field and the compressibility amplitude of the forcing. Spatio-temporal spectra of the magnetic energy were built and analyzed, allowing for direct identification of all wave modes in a turbulent system and quantification of the amount of energy in each mode as a function of the wavenumber. Thus, linear waves were detected, that is Alfvén waves and fast and slow magnetosonic waves. Furthermore, different responses of the plasma were found according to whether the Mach number or the mean magnetic field was varied. On the other hand, making use of spatio-temporal spectra and two different integration methods, we accurately quantified the amount of energy present in each of the normal modes of the CMHD model. Finally, although the presence of linear waves was observed, in all the cases studied the system was mainly dominated by the non-linear dynamics of the plasma.
Citación:
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Brodiano, Maia. (2021). Análisis espacio-temporal de ondas y turbulencia en magnetohidrodinámica compresible. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000089_Brodiano
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Brodiano, Maia. "Análisis espacio-temporal de ondas y turbulencia en magnetohidrodinámica compresible". Tesis de Grado, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2021.https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000089_Brodiano
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