湍流发电机过渡中的洛伦兹力介导
太阳与恒星天体物理
2025-08-28 v1 等离子体物理
摘要
我们在一系列以浮力为主导的三维球壳对流发电机模型中，研究了洛伦兹力强度如何改变恒星对流区的动力学。这是通过仅改变磁普朗特数 （即流体电导率 的无量纲形式）来实现的。由于发电机磁场强度和洛伦兹力随 缩放，我们发现流体运动、对流传热模式以及发电机产生方式在我们所考察的 范围内均有所不同。例如，我们证明强磁流体动力学效应会引起表面纬向流的根本性变化：较差自转从较大电导率下的太阳型（赤道向前的纬向流）转变为较低电导率下的反太阳型较差自转（赤道向后的纬向流）。本研究表明，体电导率的大小不仅对维持发电机作用至关重要，而且还会驱动磁场、速度场和温度场特性的一阶变化。它还与系统中洛伦兹力的相对强度相关，该强度由局部磁罗斯比数 度量，我们证明该参数对于设定产生发电机场的大尺度对流状态特性至关重要。
引用
@article{arxiv.2501.02306,
title = {Lorentz force mediation of turbulent dynamo transitions},
author = {Krista M. Soderlund and Paula Wulff and Petri Käpylä and Jonathan M. Aurnou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.02306},
year = {2025}
}