带有电流自由螺旋磁场的磁力学泊松-库尔特流的非线性模拟

我们对圆柱形泊松-库尔特流中外加螺旋磁场的磁力学旋转不稳定性(MRI)进行了无限和有限纵横比的模拟。我们在 Prandtl 数极小的极限下求解 MHD 方程，并通过时依赖的非线性模拟确认额外的扭转磁场分量将临界 Reynolds 数从 $O(10^6)$ (仅轴向磁场) 降低到 $O(10^3)$ (液态金属的小磁 Prandtl 数)。计算饱和状态后，我们获得的速度振幅有助于设计恰当的实验装置。使用液态� gallium 实验需要轴向磁场 ~50 高斯和轴向电流 ~4 kA 以产生扭转磁场。只要能够以 0.1mm/s 的精度测量流动的垂直速度 $u_z$ 即可。我们还展示了封闭圆柱两端的板不会破坏作为早期研究中所观察到的traveling wave 不稳定性。对于 TC 容器无或有端板的 MRI 不稳定性的角动量传递被显示为向外。