Turbulencia Hall-MHD en un campo magnético fuerte
En términos generales existen dos perspectivas para modelar la dinámica de los plasmas. Por un lado están los modelos cinéticos y por el otro los modelos de medios continuos (o modelosde fluidos). La teoría cinética describe a los plasmas desde la naturaleza microscópicadel sistema. Las teorias de f...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2013 |
| País: | Argentina |
| Institución: | Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Repositorio: | Biblioteca Digital (UBA-FCEN) |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | tesis:tesis_n5424_Martin |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5424_Martin |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | EFECTO HALL TURBULENCIA MAGNETOHIDRODINAMICA MHD HALL-MHD HALL EFFECT TURBULENCE MAGNETOHYDRODYNAMICS |
| Sumario: | En términos generales existen dos perspectivas para modelar la dinámica de los plasmas. Por un lado están los modelos cinéticos y por el otro los modelos de medios continuos (o modelosde fluidos). La teoría cinética describe a los plasmas desde la naturaleza microscópicadel sistema. Las teorias de fluídos por otro lado describen de manera natural los fenómenos aescalas macroscópicas. La mayor complicación del estudio de la turbulencia magnetohidrodinámica (y también lahidrodinámica) es que es un problema de multiescalas. Los rangos de escala que están en losextremos (macro y micro) son claros dominios de una y otra teoría, sin embargo las escalas quese encuentran entre las escalas MHD y la escala de Kolmogorov (o de disipación) son un rangocontroversial al respecto. En esta tesis se introducen efectos cinéticos en la magnetohidrodinámica de medios continuos,a traves de modelos de dos fluidos que consideran la separación entre iones y electrones, En particular, se desarrolla un modelo aproximado de dos fluidos para plasmas con campomagnético fuerte que presenta importantes ventajas computacionales. El interes en el efectodel término Hall con campo magnético fuerte está motivado por las observaciones geofísicas,astrofísicas y la implementación tecnológica de confinamiento por medio de guías magnéticas. El primer paso consistió en testear el modelo aproximado frente al modelo Hall-MHDgeneral. Luego desarrollamos un estudio detallado que incluyó múltiples puntos de vista. Mostramos que el efecto Hall afecta los valores de las las magnitudes globales y sus tiemposcaracterísticos. La distribución de energía por escalas se ve también modificada, incrementándoseel rango de escalas disipativas. Se modifican las estructuras del flujo cambiando su formay tamaño en las escalas comprendidas entre el ion skin depth (o escala de Hall) y la escala de Kolmogorov. Se reduce la intermitencia espacial y la autosimilaridad del flujo se incrementatendiendo a lamonofractalidad. Se analiza el efecto sobre la formación y estructura de las hojasde corriente. Se analizan las propiedades estadísticas del flujo, en particular la fractalidad y elefecto sobre la dimensionalidad de las estructuras responsables de la disipación. Finalmente,extendemos los primeros efectos cinéticos mas allá del efecto Hall introduciendo la inerciaelectrónica y presentamos resultados preliminares que muestran que la masa electrónica afectala dinámica mas allá de los efectos del término Hall. |
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