Intermittency assessed through a model of kurtosis-skewness relation in MHD in fast dynamo regimes - Observatoire de la Cote d'Azur
Pré-Publication, Document De Travail Année : 2024

Intermittency assessed through a model of kurtosis-skewness relation in MHD in fast dynamo regimes

L'intermittence évaluée par un modèle de relation kurtosis-skewness en MHD dans les régimes de dynamo rapide.

Résumé

Intermittency as it occurs in fast dynamos in the MHD framework is evaluated through the examination of relations between normalized moments at third order (skewness S) and fourth order (kurtosis K) for both the velocity and magnetic field, and for their local dissipations. As investigated by several authors in various physical contexts such as fusion plasmas (Krommes ( 2008)), climate evolution (Sura & Sardeshmukh (2008)), fluid turbulence or rotating stratified flows (Pouquet et al. ( 2023)), approximate parabolic K(S) ∼ S α laws emerge whose origin may be related to the applicability of intermittency models to their dynamics. The results analyzed herein are obtained through direct numerical simulations of MHD flows for both Taylor-Green and Beltrami ABC forcing at moderate Reynolds numbers, and for up to 3.14 × 10 5 turn-over times. We observe for the dissipation 0.2 ≲ α ≲ 3.0, an evaluation that varies with the field, the forcing, and when filtering for high-skewness intermittent structures. When using the She & Lévêque (1994) intermittency model, one can compute α analytically; we then find α ≈ 2.5, clearly differing from a (strict) parabolic scaling, a result consistent with the numerical data.

L'intermittence telle qu'elle se produit dans les dynamos rapides dans le cadre de la MHD est évaluée par l'examen des relations entre les moments normalisés au troisième ordre (skewness S) et au quatrième ordre (kurtosis K) à la fois pour la vitesse et le champ magnétique, et pour leurs dissipations locales. Comme l'ont étudié plusieurs auteurs dans divers contextes physiques tels que les plasmas de fusion (Krommes ( 2008)), l'évolution du climat (Sura &amp ; Sardeshmukh (2008)), la turbulence des fluides ou les écoulements stratifiés en rotation (Pouquet et al. ( 2023)), des lois paraboliques approximatives K(S) ∼ S^α émergent, dont l'origine peut être liée à l'applicabilité de modèles d'intermittence à leur dynamique. Les résultats analysés ici sont obtenus par des simulations numériques directes d'écoulements MHD pour les forçages ABC de Taylor-Green et de Beltrami à des nombres de Reynolds modérés, et pour des temps de retournement allant jusqu'à 3,14 × 10 5. Nous observons pour la dissipation 0,2 ≲ α ≲ 3,0, une évaluation qui varie avec le champ, le forçage, et lors du filtrage pour les structures intermittentes à forte skewness. En utilisant le modèle d'intermittence de She & Lévêque (1994), on peut calculer α analytiquement ; nous trouvons alors α ≈ 2.5, ce qui diffère clairement d'une échelle parabolique (stricte), un résultat cohérent avec les données numériques.
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hal-04792141 , version 1 (21-11-2024)

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  • HAL Id : hal-04792141 , version 1

Citer

Yannick Ponty, Hélène Politano, Annick Pouquet. Intermittency assessed through a model of kurtosis-skewness relation in MHD in fast dynamo regimes. 2024. ⟨hal-04792141⟩
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