×

具有自持剪切流的对流驱动运动发电机。 (英语) Zbl 1521.85009号

摘要:人们普遍认为天体物理磁场是由发电机作用产生的。在许多情况下,这些场的组织规模大于潜在湍流的规模(例如,11年的太阳周期)。所谓大规模油田的生成机制仍然是一个悬而未决的问题。在磁雷诺数(\(Rm\))很小的情况下,发电机产生的场是相干的,但(与天体物理学相关)很高房间,田地被小规模波动田地淹没。最近Tobias和Cattaneo表明,施加的大规模剪切流可以抑制小规模波动,并允许出现大规模的时间行为。剪切也被认为通过引入流和场之间的相关性来修改电动势。然而,在以前的模型中,在高(Rm)条件下,剪力通常是人为施加或由任意的体力驱动的。这里我们考虑一个对流发电机的简单运动学模型,其中剪切力是由水平温度梯度(产生热风)和与重力倾斜的旋转矢量的存在而自动驱动的。通过考虑一个2.5维系统,我们能够达到高(Rm),以便发电机接近渐近状态,其中增长率几乎独立于房间。我们发现这里研究的流动是优秀的小规模发电机,但在大范围内几乎没有明显的系统行为。我们将其归因于无法在这种情况下自动生成螺旋度大(净)且剪切力强的流动。

MSC公司:

85A30型 天文学和天体物理学中的流体动力学和磁流体问题
76周05 磁流体力学和电流体力学

关键词:

对流;发电机;剪切
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Augusson,K。;Brun,A.S。;Miesch,M。;Toomre,J.,《循环恒星对流发电机中的大极小值和赤道传播》,《天体物理学》。J.,809,149(2015)·doi:10.1088/0004-637X/809/2/149
[2] 布莱克曼,E.G。;Field,G.B.,发电机理论中α量级的约束,天体物理学。J.,534984-988(2000)·数字对象标识代码:10.1086/308767
[3] 博多,G。;卡塔尼奥,F。;米农,A。;Rossi,P.,《磁旋转湍流中的磁螺旋度和发电机作用》,《天体物理学》。J.,843,86(2017)·doi:10.3847/1538-4357/aa7680
[4] Brandenburg,A。;Subramanian,K.,天体物理磁场和非线性发电机理论,物理学。代表,417,1-209(2005)·doi:10.1016/j.physrep.2005.06.005
[5] 新罕布什尔州布鲁梅尔。;赫尔伯特,东北部。;Toomre,J.,《旋转湍流可压缩对流》。二、。平均流量和微分旋转,天体物理学。J.,493955-969(1998)·数字对象标识代码:10.1086/305137
[6] Brun,A.S。;Browning,M.K.,《磁学、发电机作用和太阳-恒星联系》,《太阳生活评论》。物理。,14, 9 (2017) ·文件编号:10.1007/s41116-017-0007-8
[7] Burns,K。;瓦西尔,G。;Oishi,J.等人。;Lecoanet,D。;Brown,B.,Dedalus:光谱求解微分方程的灵活框架,天体物理学源代码库(2016)
[8] Bushby,P.J。;Käpylä,P.J。;Y.Masada。;Brandenburg,A。;Favier,B。;Guervilly,C。;Käpylä,M.J.,快速旋转平面层对流中的大型发电机,天文学家。天体物理学。,612,A97(2018)·doi:10.1051/0004-6361/201732066
[9] 卡塔尼奥,F。;休斯,D.W.,旋转对流层中的动力作用,J.流体力学。,553, 401-418 (2006) ·Zbl 1091.76071号 ·doi:10.1017/S0022112006009165
[10] Childress,S。;吉尔伯特,医学博士,《拉伸、扭转、折叠:快速发电机》(1995年),施普林格:施普林格,柏林·Zbl 0841.76001号
[11] Cowling,T.G.,《太阳黑子的磁场》,周一。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,94,39-48(1933)·Zbl 0008.28002号 ·doi:10.1093/mnras/94.1.39
[12] Currie,L.K.。对流对平均流量的驱动。利兹大学博士论文,2014年。
[13] 柯里,L.K。;Tobias,S.M.,《旋转弹性二维对流中的平均流动生成》,Phys。流体,28(2016)·数字对象标识代码:10.1063/1.4939300
[14] 多米,E。;Soward,A.M.,《自然动力的数学方面:天体物理和地球物理的流体力学》(2007),查普曼和霍尔出版社·Zbl 1157.78001号
[15] 加洛韦,D.J。;Proctor,M.R.E.,平滑速度场中具有真实扩散的快速发电机的数值计算,《自然》,356691-693(1992)·数字对象标识代码:10.1038/356691a0
[16] 海瑟薇·D·H。;Somerville,R.C.J.,《倾斜旋转矢量层中对流的三维模拟》,《流体力学杂志》。,126, 75-89 (1983) ·Zbl 0523.76075号 ·doi:10.1017/S0022112083000051
[17] 海瑟薇·D·H。;图姆雷,J。;Gilman,P.A.,《温度梯度和旋转矢量与重力倾斜时的对流不稳定性》。II-具有扩散效应的真实流体,地球物理。天体物理学。流体动力。,15, 7-37 (2006) ·Zbl 0429.76025号 ·doi:10.1080/03091928008241168
[18] 朱利安,K。;Knobloch,E.,《快速旋转流体层中的强非线性对流单元:倾斜的f平面》,J.流体力学。,360, 141-178 (1998) ·Zbl 0922.76192号 ·doi:10.1017/S0022112097008446
[19] Käpylä,P.J。;Brandenburg,A.,具有切变和分数螺旋度的湍流发电机,天体物理学。J.,6991059-1066(2009)·doi:10.1088/0004-637X/699/2/1059
[20] 克拉珀,I。;Young,L.S.,涉及拓扑熵的快速发电机增长率的严格界限,Commun。数学。物理。,175, 623-646 (1995) ·Zbl 0901.76096号 ·doi:10.1007/BF02101659
[21] 克劳斯,F。;Raedler,K.H.,《米恩场磁流体动力学和发电机理论》(1980),佩加蒙出版社:牛津佩加蒙出版公司·Zbl 0505.76120号
[22] 香港莫法特,《导电流体中的磁场产生》(1978),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社,英国剑桥
[23] 尼格罗,G。;Pongkitiwanichakul,P。;卡塔尼奥,F。;托拜厄斯,S.M.,什么是大型发电机?,周一。不是。R.阿斯顿。Soc.,464,L119-L123(2017)·数字对象标识代码:10.1093/mnrasl/slw190
[24] Parker,E.N.,《磁流体发电机模型》,《天体物理学》。J.,122,293-314(1955)·doi:10.1086/14687
[25] Parker,E.N.,《宇宙磁场:起源和活动》(1979年),克拉伦登出版社:牛津大学克拉伦登出版公司
[26] 帕索斯,D。;Charbonneau,P.,太阳对流三维MHD模拟中类太阳磁循环的特征,Astron。天体物理学。,568,A113(2014)·doi:10.1051/0004-6361/201423700
[27] Pongkitiwanichakul,P。;尼格罗,G。;卡塔尼奥,F。;Tobias,S.M.,完全非线性状态下的剪切驱动发电机波,天体物理学。J.,825,23(2016)·doi:10.3847/0004-637X/825/1/23
[28] 彭蒂,Y。;Gilbert,A.D。;Soward,A.M.,由剪切和对流驱动的大磁雷诺数流中的运动发电机作用,J.流体力学。,435, 261-287 (2001) ·Zbl 0986.76098号 ·doi:10.1017/S0022112001003755
[29] Roberts,G.O.,具有二维周期性的流体运动的迪纳摩作用,Philos。T·罗伊。Soc.A,271,411-454(1972)·Zbl 0235.76061号 ·doi:10.1098/rsta.1972.0015
[30] Schekochihin,A.A。;Iskakov,A.B。;南卡罗来纳州考利。;McWilliams,J.C。;普克托,M.R.E。;Yousef,T.A.,低磁普朗特数下的涨落发电机和湍流感应,新物理学杂志。,9300-+(2007年)·doi:10.1088/1367-2630/9/8/300
[31] Sridhar,S。;辛格,N.K.,小磁雷诺数的剪切发电机问题,J.流体力学。,664, 265-285 (2010) ·Zbl 1221.76246号 ·doi:10.1017/S0022112010003745
[32] Steenbeck,M。;克劳斯,F。;Rädler,K.-H.,在科里奥利力影响下,湍流运动中导电流体平均电动势的计算,Zeitschrift Naturforschung Teil A,21,369-376(1966)·文件编号:10.5065/D6DJ5CK7
[33] 托拜厄斯,S.M。;Cattaneo,F.,《复杂流动中的动力作用:快速和快速》,J.流体力学。,601, 101-122 (2008) ·Zbl 1151.76637号 ·doi:10.1017/S002211200800044X
[34] 托拜厄斯,S.M。;Cattaneo,F.,高磁雷诺数下的剪切驱动发电机波,《自然》,497463-465(2013)·doi:10.1038/nature12177
[35] 托拜厄斯,S.M。;Cattaneo,F.,《高磁雷诺数下多尺度流动中的电动势》,《等离子体物理学杂志》。,81 (2015) ·网址:10.1017/S0022377815001063
[36] 托拜厄斯,S.M。;卡塔尼奥,F。;Brummell,N.H.,《关于有组织磁场的产生》,《天体物理学》。J.,728,153(2011年)·doi:10.1088/0004-637X/728/2/153
[37] Vishik,M.M.,高导电流体运动产生的磁场,地球物理学。天体物理学。流体动力。,48, 151-167 (1989) ·Zbl 0683.76099号 ·doi:10.1080/03091928908219531
[38] 优素福,T.A。;海涅曼,T。;Schekochihin,A.A。;Kleeorin,N。;罗加切夫斯基,I。;Iskakov,A.B。;南卡罗来纳州考利。;McWilliams,J.C.,湍流和剪切联合作用产生磁场,物理学。修订稿。,100 (2008) ·doi:10.1103/PhysRevLett.100.184501
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。