螺旋涡旋 dynamo 的非线性态

我们考察了由两个同轴圆柱之间的螺旋 Couette 流通过自激磁场的现象。我们对磁普朗特数 Pm（动力黏性与磁扩散之比）介于0.14至10之间，动力与磁雷诺数至约2000的情形，数值求解其完全非线性、三维 MHD 方程。在指数级场增长（动力学磁 Dynamo regime）的初始阶段，我们发现当磁场分布的径向宽度δr_B小于磁场最大值与流边界间的分离时，磁 Dynamo 会从一个明确的 regime 切换到另一个 regime。磁场增长的饱和是由于速度剪切的减小导致的，这主要来自洛仙茨力的 azimuthally 和轴向平均部分，这与 Pm<<1极限下的渐近结果相一致。在所考虑的参数 regime 中，磁能随动力雷诺数的 Re^{-0.84} 衰减，这大致符合非线性渐近理论（~ Re^{-1}）的预测。然而，当速度场由体积力（而非黏性应力）维持时，磁能对动力雷诺数的依赖性要弱得多。