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磁化球 Couette 系统中旋转波的延拓与稳定性:次级转捩与多稳态

流体动力学 2019-03-06 v2

摘要

由轴对称基本磁化球 Couette(MSC)流分岔出的旋转波(RW)通过针对周期轨道的 Newton-Krylov 延拓技术进行计算。此外,在 Floquet 理论框架下分析其稳定性。内球旋转而外球静止,流体受轴向磁场作用。对于中等雷诺数 Re=103{\rm Re}=10^3(衡量内球旋转),考察了磁场强度(由 Hartmann 数 Ha{\rm Ha} 度量)在 Ha(0,80){\rm Ha}\in(0,80) 范围内的影响,该范围对应 Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf 的 HEDGEHOG 实验工况。研究揭示了方位波数 m=2,3,4m=2,3,4 的波存在若干多稳态区域,以及若干向准周期流(即调制旋转波(MRW))的转捩。这些非线性流可归类为先前研究发现的径向射流、回流与剪切层的三类不同不稳定性。随着磁强迫增强,这两种流连续相连且属于同一分支。在两不稳定性之间的中点处,某一临界 Ha{\rm Ha} 下,流的非轴对称分量达到最大。

关键词

引用

@article{arxiv.1805.06750,
  title  = {Continuation and stability of rotating waves in the magnetized spherical Couette system: Secondary transitions and multistability},
  author = {Ferran Garcia and Frank Stefani},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1805.06750},
  year   = {2019}
}

备注

Published in the Proceedings of the Royal Society A journal. Contains 3 tables and 12 figures