圆柱形von Kármán流中层流等离子体发电机的数值模拟
等离子体物理
2012-11-09 v1
摘要
本文给出了与麦迪逊等离子体Couette实验参数相关的圆柱形von Kármán等离子体流中磁发电机效应的数值研究结果。该实验旨在研究流动等离子体中一大类现象。在等离子体中，磁Prandtl数Pm可以约为1（即流体雷诺数Re与磁雷诺数Rm相当）。这与液态金属实验形成对比，后者中Pm很小（因此Re>>Rm），且流动总是湍流的。我们通过使用扩展磁流体动力学NIMROD代码对等温可压缩等离子体模型进行模拟，探索了发电机作用。我们还通过在欧姆定律中包含Hall项来研究双流体效应。我们发现，当磁雷诺数超过临界值时，反向旋转的von Kármán流会导致持续的发电机作用和磁场的自生。对于实验的等离子体参数，该场饱和在一个对应于新稳定平衡（层流发电机）的振幅上。我们表明，等离子体中的可压缩性导致临界磁雷诺数增加，而欧姆定律中包含Hall项会改变饱和发电机场的振幅，但不会改变发电机作用开始的临界值。
引用
@article{arxiv.1103.5041,
title = {Numerical simulation of laminar plasma dynamos in a cylindrical von K\'arm\'an flow},
author = {I. V. Khalzov and B. P. Brown and F. Ebrahimi and D. D. Schnack and C. B. Forest},
journal= {arXiv preprint arXiv:1103.5041},
year = {2012}
}
备注
Published in Physics of Plasmas, http://link.aip.org/link/?PHP/18/032110