倾斜水平磁场对对流卷的影响

我们通过进行三维直接数值模拟，研究了作用于电性低Prandtl数流体中的对流卷的外部水平倾斜磁场的效应。控制参数即quist number（Q）和归一化Rayleigh数$r$（Rayleigh数与临界Rayleigh数之比）分别在$0 \leq Q \leq 1000$和$1 \leq r \leq 20$的范围内变化，考虑三个水平纵横比（$\Gamma$）：$\frac{1}{2}$ 、1 和2。在无磁场的情况下，对流以稳定卷的形式开始，其中一种卷平行于$x$轴。当倾斜水平磁场在$x$轴上以角度$\phi \in (0^\circ, ~90^\circ]$被施加时，观察到垂直于对流轴的磁场分量产生的洛伦兹力抑制了稳定卷形式的对流。因此，随着磁场的应用，对流被抑制，并在更高的Rayleigh数下以稳定卷形式重新启动。卷可以沿$x$轴（稳定平行卷，SPR）或以$45^\circ$角度（稳定斜向卷，SOR$^+$）与$x$轴成垂直，具体取决于参数的选择。在较高的$r$处，出现了丰富的稳态和驰波图案。稳定卷的振荡不稳定性按$Q^\alpha$比例，取决于磁场强度的不同。此外，给定$Q$和$Pr$时，随着$\phi$的增加，热传递减小。