液态金属中泰勒不稳定性的数值模拟

通过不可压缩、粘性且具有电阻的液态导体的电流会产生方位角磁场，当相应的哈特曼数超过约20的临界值时，该磁场变得不稳定。这种泰勒不稳定性不仅被讨论为非线性恒星发电机模型（泰勒-斯普鲁特发电机）的关键组成部分，而且也是大型液态金属电池最大尺寸的限制因素，最近在液态金属柱中通过实验观察到（Seilmayer等人，Phys. Rev. Lett. 108, 244501, 2012）。基于积分-微分方程方法，我们开发了一个全三维数值代码，并将其用于模拟液态金属典型粘度和电阻率下的泰勒不稳定性。得到的增长率与实验数据吻合良好。我们展示了该代码在真实几何形状下详细模拟液态金属电池问题的能力。