沙什瓦特·巴塔查里亚;托马斯·博克;德米特里·克拉斯诺夫;舒马赫,约格 强倾斜磁场下的附壁对流。 (英语) Zbl 1532.76049号 J.流体力学。 979,论文编号A53,第27页(2024)。 摘要:我们采用线性稳定性分析和直接数值模拟方法研究了强磁场和斜磁场作用下矩形盒内热对流的壁模特征。对流室的壁是电绝缘的。稳定性分析假设在垂直于均匀磁场平面的展向方向上具有周期性。我们的研究表明,对于固定的垂直磁场,施加水平磁场会导致临界瑞利数增加,同时壁模波长减小。壁模沿产生磁场的方向倾斜,因此随着水平磁场的增加,壁模进一步延伸到体中。一旦位于相对壁上的模式相互作用,临界瑞利数再次降低,并最终降至纯垂直场的起始值以下。我们发现,对于足够强的水平磁场,稳定壁模占据了整个体积,因此对流不再局限于侧壁。磁对流非线性演化的直接数值模拟证实了上述结果。直接数值模拟结果还表明,至少对于较大的水平磁场,壁模结构和由此产生的传热取决于初始条件。 MSC公司: 76E06型 水动力稳定性中的对流 76E25型 磁流体力学和电流体力学流动的稳定性和不稳定性 76兰特 自由对流 76周05 磁流体力学和电流体力学 76平方米 谱方法在流体力学问题中的应用 80甲19 扩散和对流传热传质、热流 关键词:贝纳德对流;浮力驱动不稳定性;磁对流;线性稳定性分析;临界瑞利数;谱配置法 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{S.Bhattacharya}等人,《流体力学杂志》。979,论文编号A53,27页(2024;Zbl 1532.76049) 全文: 内政部 arXiv公司 OA许可证 参考文献: [1] Akhmedagaev,R.,Zikanov,O.,Krasnov,D.&Schumacher,J.2020aRayleigh-Bénard强垂直磁场对流:流动结构和数值方法验证。磁流体力学56,157-166·Zbl 1460.76918号 [2] Akhmedagaev,R.、Zikanov,O.、Krasnov,D.和Schumacher,J.2020b强垂直磁场中的湍流Rayleigh-Bénard对流。《流体力学杂志》895,R4·Zbl 1460.76918号 [3] Aurnou,J.M.&Olson,P.L.2001液体镓中Rayleigh-Bénard对流、磁对流和旋转磁对流的实验。《流体力学杂志》430、283-307·Zbl 0963.76511号 [4] Bhattacharya,S.、Boeck,T.、Krasnov,D.和Schumacher,J.2023强边缘磁场对湍流热对流的影响。《流体力学杂志》964,A31·兹伯利07694280 [5] Burr,U.&Müller,U.2001垂直磁场影响下液态金属层中的雷利赫-贝纳德对流。物理学。液体13,3247-3257·Zbl 1184.76075号 [6] Burr,U.&Müller,U.2002水平磁场影响下液态金属层中的雷利赫-贝纳德对流。《流体力学杂志》453,345-369·兹比尔1044.76022 [7] Busse,F.H.2008具有垂直磁场的水平流体层中附壁对流的渐近理论。物理学。流体20(2),024102·Zbl 1182.76105号 [8] Busse,F.H.&Clever,R.M.1983水平磁场中对流辊的稳定性。J.西奥。申请。机械2,495-502·Zbl 0595.76044号 [9] Chandrasekhar,S.1954关于水动力和水磁稳定性研究中出现的高阶微分方程的特征值问题。数学。周一,61(7P2),32-45·Zbl 0056.08303号 [10] Chandrasekhar,S.1981流体动力学和磁稳定性。多佛出版物。 [11] Chillá,F.&Schumacher,J.2012湍流Rayleigh-Bénard对流的新观点。欧洲物理学会。《期刊》E35(7),58。 [12] Cioni,S.,Chaumat,S.&Sommeria,J.2000垂直磁场对湍流Rayleigh-Bénard对流的影响。物理学。修订稿62(4),R4520-R4523。 [13] Davidson,P.A.1999-材料加工中的磁流体力学。每年。《流体力学评论》31(1),273-300。 [14] Davidson,P.A.2017《磁流体动力学导论》,第2版。剑桥大学出版社·Zbl 1376.76001号 [15] Dunwoody,N.T.1964变密度粘性流体在磁场中的不稳定性。《流体力学杂志》20(1),103-113·Zbl 0124.20602号 [16] Fauve,S.、Laroche,C.和Libchaber,A.1981年水平磁场对汞对流不稳定性的影响。《物理学杂志》。Lett.42(21),L455。 [17] Gershuni,G.Z.和Zhukhovitskii,E.M.1958磁场中平行板之间弹性导电流体的静态对流。J.实验理论。物理学。(苏联)34(3),670-674。 [18] Gershuni,G.Z.和Zhukhovitskii,E.M.1962磁场中导电介质的对流不稳定谱。J.实验。西奥。物理学。(苏联)42(4),1112-1125。 [19] Gershuni,G.Z.和Zhukhovitskii,E.M.1976不可压缩流体的对流不稳定性。科特出版社。 [20] Grannan,A.M.,Cheng,J.S.,Aggarwal,A.,Hawkins,E.K.,Xu,Y.,Horn,S.,Sánchez-álvarez,J.&Aurnou,J.M.2022从Rayleigh-Bénard到磁旋对流的实验酒吧爬行。《流体力学杂志》939,R1。 [21] Horn,S.&Schmid,P.J.2017旋转Rayleigh-Bénard对流中的前进、逆行和振荡模式。《流体力学杂志》831,182-211·Zbl 1421.76207号 [22] Houchens,B.C.,Witkowski,L.M.&Walker,J.S.2002-具有垂直磁场的垂直圆柱体中的雷利赫-贝纳德不稳定性。《流体力学杂志》469189-207·Zbl 1023.76015号 [23] Hurlburt,N.、Matthews,P.和Proctor,M.1996斜磁场中的非线性可压缩对流。天体物理学。《期刊》457933。 [24] Kelley,D.和Sadoway,D.R.2014在液态金属电极中混合。物理学。液体26057102。 [25] Kelley,D.&Weier,T.2018液态金属电池的流体力学。申请。机械。修订版70020801。 [26] King,E.M.和Aurnou,J.M.2015磁地转平衡是湍流磁对流的最佳状态。程序。美国国家科学院。科学。美国112990-994。 [27] Krasnov,D.、Akhtari,A.、Zikanov,O.和Schumacher,J.2023液-金属磁流体动力学的传感器-探针椭圆解算器。J.计算。物理47411784·Zbl 07640543号 [28] Krasnov,D.、Zikanov,O.和Boeck,T.2011低磁雷诺数磁流体动力学湍流模拟中有限差分方法的比较研究。计算。液体50(1),46-59·Zbl 1271.76211号 [29] Liu,W.,Krasnov,D.&Schumacher,J.2018高哈特曼数磁对流中的壁模。《流体力学杂志》849,R2·Zbl 1415.76315号 [30] Lohse,D.和Xia,K.-Q.2010湍流Rayleigh-Bénard对流的小尺度特性。每年。《流体力学评论》42(1),335-364·Zbl 1345.76038号 [31] Lyubimov,D.V.,Burnysheva,A.V.,Benhadid,H.,Lyubimova,T.P.&Henry,D.2010受纵向温度梯度影响的水平圆柱体中旋转磁场对对流及其稳定性的影响。《流体力学杂志》664108-137·Zbl 1221.76086号 [32] Mccormack,M.、Teimurazov,A.、Shishkina,O.和Linkmann,M.2023垂直磁场磁对流中的壁模动力学和混沌过渡。J.流体力学。975,R2。 [33] Mistrangelo,C.,Bühler,L.&Klüber,V.2020与DCLL覆盖层相关几何结构中的三维磁对流流动。Fusion Enging Des.159,111686。 [34] Mistrangelo,C.,Bühler,L.,Smolentsev,S.,Klüber,V.,Maione,I.&Aubert,J.2021MHD液态金属覆盖层中的流动:主要设计问题,MHD指南和数值分析。Fusion工程设计173、112795。 [35] Nakagawa,Y.1957磁场抑制热对流的实验。程序。R.Soc.Lond.240,108-113。 [36] Nicoski,J.A.,Yan,M.和Calkins,M.A.2022具有倾斜磁场的准静态磁对流。物理学。流体版本7,043504。 [37] Peyret,R.2002不可压缩粘性流的谱方法。斯普林格·Zbl 1005.76001号 [38] Priede,J.,Aleksandrova,S.&Molokov,S.2010亨特流动的线性稳定性。《流体力学杂志》649、115-134·兹比尔1189.76243 [39] Roberts,P.H.1967《磁流体动力学导论》。朗曼斯。 [40] Schumacher,J.2022液态金属对流的各个方面。《流体力学杂志》946,F1·Zbl 1500.76077号 [41] Shen,Y.和Zikanov,O.2016液态金属电池中的热对流。西奥。计算。流体动力学30,275-294。 [42] Shliomis,M.I.1963磁场中导电流体的振荡扰动。Z.安圭。数学。机械27(3),523-531·Zbl 0125.44004号 [43] Shliomis,M.I.1964磁场中平行垂直板之间导电液体静态对流的稳定性。Z.安圭。数学。机械28(4),678-683·Zbl 0145.23302号 [44] Tasaka,Y.、Igaki,K.、Yanagisawa,T.、Vogt,T.,Zürner,T.&Eckert,S.2016水平磁场中Rayleigh-Bénard对流的规则流动反转。物理学。版本E93,043109。 [45] MathWorks Inc.2022 Matlab版本:9.13.0(r2022b)。 [46] Verma,M.K.2018《浮力流物理:从不稳定性到湍流》。世界科学·Zbl 1416.76004号 [47] Verma,M.K.2019流体流动中的能量传输:多尺度和光谱视角。剑桥大学出版社·Zbl 1411.76002号 [48] Vogt,T.、Ishimi,W.、Yanagisawa,T.,Tasaka,Y.、Sakuraba,A.和Eckert,S.2018水平磁场中准二维和三维Rayleigh-Bénard对流之间的转换。物理学。修订版流体3,013503。 [49] Vogt,T.,Yang,J.-C.,Schindler,F.&Eckert,S.2021液态金属磁对流中的自由下落速度和热传输增强。《流体力学杂志》915,A68·Zbl 1461.76567号 [50] Weiss,N.O.&Proctor,M.R.E.2014磁对流。剑桥大学出版社·Zbl 1331.85001号 [51] Yan,M.、Calkins,M.,Maffei,A.、Julien,K.、Tobias,S.和Marti,P.2019垂直磁场准静态磁对流中的传热和流动状态。《流体力学杂志》8771186-1206·Zbl 1430.76495号 [52] Yanagisawa,T.、Hamano,Y、Miyagoshi,T、Yamagishi,Y、Tasaka,Y和Takeda,Y.2013施加水平磁场下液态金属中的对流模式。物理学。修订版E88(6),063020。 [53] Yih,C.-S.1965磁场中粘性流体的引力不稳定性。《流体力学杂志》22(3),579-586·Zbl 0142.45204号 [54] Zhang,X.,Van Gils,D.P.M.,Horn,S.,Wedi,M.,Zwirner,L.,Ahlers,G.,Ecke,R.E.,Weiss,S.、Bodenschatz,E.&Shishkina,O.2020旋转湍流Rayleigh-Bénard对流中的边界纬向流。物理学。修订稿124,084505。 [55] Zürner,T.、Schindler,F.、Vogt,T.,Eckert,S.&Schumacher,J.2020垂直磁场中Rayleigh-Bénard对流的流型。《流体力学杂志》894,A21·Zbl 1460.76944号 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。