从螺旋磁旋转不稳定性到标准磁旋转不稳定性：对即将开展的液态钠实验的预测
流体动力学
2022-06-07 v2 太阳与恒星天体物理
等离子体物理
摘要
我们对磁化圆柱 Taylor-Couette (TC) 流中的轴对称磁旋转不稳定性 (MRI) 进行了线性分析，涵盖其标准版本 (SMRI)（具有纯轴向背景磁场）以及另外两种类型——螺旋修正的 SMRI (H-SMRI) 与螺旋 MRI (HMRI)（在轴向与方位角磁场共存下）。本研究旨在为 Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf 的 DRESDYN 项目内计划开展的即将到来的大规模液态钠 MRI 实验做准备，因此我们针对主要参数的典型值探索这些不稳定性类型：磁雷诺数、Lundquist 数以及圆柱角速度之比，这些在实验中均可达到。与先前在实验室探测 MRI 的尝试不同，我们的结果表明，尽管液态钠的磁普朗特数极小，但在上述参数范围内（包括天体物理上最重要的开普勒旋转），SMRI 及其螺旋修正版本原则上可在 DRESDYN-TC 装置中被探测到。由于在实验中我们计划从先前研究的 HMRI regime 出发逼近 (H-)SMRI，我们刻画了这两种 regime 之间连续且单调的过渡。我们表明，H-SMRI 与 HMRI 类似，代表一种过稳定性（行波），其非零频率随方位角场线性增加。由于其与实验中有限尺寸流动系统的相关性，我们还分析了 H-SMRI 的绝对形式，并将其增长率与起始判据和对流形式进行比较。
引用
@article{arxiv.2112.01399,
title = {From helical to standard magnetorotational instability: predictions for upcoming liquid sodium experiments},
author = {A. Mishra and G. Mamatsashvili and F. Stefani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.01399},
year = {2022}
}
备注
18 pages, 13 figures, accepted for publication in Physical Review Fluids