Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Comportamiento espacio-temporal de turbulencia magnetohidrodinámica. |
| Título alternativo: | Spatio-temporal behavior of magnetohydrodynamic turbulence. |
| Autor: | Lugones, Rodrigo |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA)
|
| Publicación en la Web: | 2022-03-29 |
| Fecha de defensa: | 2020-03-06 |
| Fecha en portada: | 2020 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas |
| Director: | Dmitruk, Pablo Ariel |
| Consejero: | Mininni, Pablo Daniel |
| Jurado: | Minotti, Fernando Oscar; López Fuentes, Marcelo Claudio; García Martínez, Pablo |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | TURBULENCIA; MAGNETOHIDRODINAMICA; TIEMPOS CARACTERISTICOS; ESPECTRO ENERGETICOTURBULENCE; MAGNETOHYDRODYNAMICS; CHARACTERISTIC TIMES; ENERGY SPECTRUM |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6940_Lugones |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n6940_Lugones.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n6940_Lugones |
| Ubicación: | Dep.FIS 006940 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Lugones, Rodrigo. (2020). Comportamiento espacio-temporal de turbulencia magnetohidrodinámica.. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6940_Lugones |
Resumen:
La turbulencia es un fenómeno ubicuo, observable en escenarios desde un flujo neutro en la Tierra, hasta en fluidos cargados en el espacio. A su vez, el plasma representa más del 99% de la materia visible. Pese a ser tan común, la turbulencia en plasma es sumamente compleja y complicada de estudiar, ya que a las dificultades propias de un flujo neutro (interacción no lineal en la ecuación de Navier-Stokes, preponderantemente), se agregan las interacciones con campos electromagnéticos, autogenerados y externos, por el acoplamiento entre las ecuaciones de Maxwell y de Navier-Stokes. Entre todas las descripciones existentes del comportamiento del plasma, el modelo magnetohidrodinámico (MHD), que trata al plasma como un único fluido, se emplea para un amplio rango de aplicaciones astrofísicas y de física espacial. Esto se debe a que, a pesar de su (relativa) simpleza, captura adecuadamente tanto el comportamiento macroscópico como la cascada energética desde las grandes escalas hasta las escalas de disipación. En esta tesis estudiamos, mediante simulaciones numéricas directas 3D, algunos de los aspectos fundamentales de la turbulencia MHD, tales como la transferencia espectral de energía o la multiplicidad de escalas temporales presentes, tanto en el caso isotrópico como en los anisótropos. Analizamos el comportamiento espacio-temporal de los campos magnético y de velocidades estudiando el espectro de energías y los tiempos de descorrelación, para los casos de campo magnético medio nulo, pequeño, mediano y grande. Esto nos permite distinguir el efecto físico dominante en una amplia variedad de situaciones. También analizamos los espectros espacio-temporales de los campos de Elsässer, variando independientemente el campo magnético medio (nulo, pequeño, intermedio y grande) y la helicidad cruzada (nula, pequeña y grande). Además de permitirnos distinguir el efecto dominante, observamos contrapropagación de fluctuaciones Alfvénicas debido a reflexiones producidas por inhomogeneidades en el campo magnético total.
Abstract:
Turbulence is an ubiquitous phenomenon in the universe, observed in scenarios such as neutral flows on Earth, and also in situations like charged fluids in space. At the same time, plasma represents more than 99% of visible matter. Despite being so common, plasma turbulence is extremely complex and complicated to study, since to the difficulties of a neutral flow (non-linear interaction in the Navier-Stokes equation, predominantly), the interactions with electromagnetic fields self-generated and external are added, by coupling between Maxwell and Navier-Stokes equations. Among all existing descriptions of the plasma behavior, the magnetohydrodynamic (MHD) model, which treats plasma as a single fluid, is used in a wide range of astrophysical and space physics applications. The main reason to this is that, despite its (relative) simplicity, this model adequately captures both the macroscopic behavior and the energy cascade from the large scales to the dissipation scales. In this thesis we study, using direct 3D numerical simulations, some of the fundamental aspects of MHD turbulence, such as the spectral transfer of energy and the multiplicity of temporal scales present, both in isotropic and anisotropic cases. We analyze the spatio-temporal behavior of the magnetic fields and velocities by studying the energy spectrum and the decorrelation times, for cases with null, small, medium and large mean magnetic field. This allows us to distinguish the dominant physical effect in a wide variety of situations. We also analyze the spatio-temporal spectra of the Elsässer fields, independently varying the mean magnetic field (null, small, intermedite and large) and the cross helicity (null, small and high). In addition to allowing us to distinguish the dominant effect, we observe counterpropagation of Alfénic fluctuations due to reflections produced by inhomogeneities in the total magnetic field.
Citación:
---------- APA ----------
Lugones, Rodrigo. (2020). Comportamiento espacio-temporal de turbulencia magnetohidrodinámica.. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6940_Lugones
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Lugones, Rodrigo. "Comportamiento espacio-temporal de turbulencia magnetohidrodinámica.". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2020.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6940_Lugones
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