液态金属自旋减速流中的MHD湍流

强自旋减速流允许在相对较小的实验室装置中使用适量液态金属达到高磁雷诺数Rm。环形通道中的自旋减速流是首个用于研究非稳态流中发电机效应的流动构型。本文评估了实验室实验中实现的液态金属自旋减速流中小尺度发电机效应。我们的模拟证实了在镓实验中所观察到的发电机效应很弱——仅在通道最高可用旋转速度下出现微弱的小尺度磁能爆发。在钠流中，感应效应相当强——钠自旋减速流动能的很大一部分转化为磁能，并因焦耳热损耗而耗散。我们将模拟扩展到现有实验室设施能力之外，考察了通道旋转速度Ω>>50 rps时的自旋减速流。发现Ω≈100 rps足以在最低波数（最大尺度）处达到磁能与动能谱功率密度的均分，而当Ω≥200 rps时，磁场强度变得与速度场涨落强度相当。我们还研究了磁普朗特数Pm对自旋减速流中小尺度发电机效率的影响。在实验性自旋减速流中，小尺度发电机保持在准运动学状态，磁能主要在从动能转化而来的同一尺度上耗散。真正的小尺度发电机在Pm>10^{-4}时开始运作，磁能谱的惯性区出现。此后能量耗散推迟到更晚的时间和更小的尺度，湍流能量（动能和磁能）的峰值随Pm略有增加。