Comportamiento espacio-temporal de turbulencia magnetohidrodinámica.
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.
| Main Author: | |
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| Other Authors: | |
| Format: | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis biblioteca |
| Language: | spa |
| Published: |
Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
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| Subjects: | TURBULENCIA, MAGNETOHIDRODINAMICA, TIEMPOS CARACTERISTICOS, ESPECTRO ENERGETICO, TURBULENCE, MAGNETOHYDRODYNAMICS, CHARACTERISTIC TIMES, ENERGY SPECTRUM, |
| Online Access: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6940_Lugones http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n6940_Lugones_oai |
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| Summary: | 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. |
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