球体中发电机效应的优化边界驱动流
等离子体物理
2012-11-09 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
我们对球体内的轴对称流进行数值优化，以最小化发电机启动所需的临界磁雷诺数 。优化针对满足稳态 Navier-Stokes 方程的 von Karman 型层流不可压缩流类进行。此类流动由指定在球边界上的赤道反对称驱动方位角（环向）速度剖面决定。该模型与麦迪逊等离子体发电机实验 (MPDX) 相关，其球边界能够对等离子体进行方位角方向的差速驱动。我们表明，该系统中的发电机启动强烈依赖于驱动速度剖面的细节和流体雷诺数 。研究发现，对于流体动力学边际稳定的流动，在 时可实现整体最低的 。我们还表明，优化后的流动仅在 范围内维持发电机效应，其中 是第二个临界磁雷诺数，超过该值发电机效应将被抑制。文中展示了优化流动的样本及其相应的发电机场。
引用
@article{arxiv.1211.1965,
title = {Optimized boundary driven flows for dynamos in a sphere},
author = {I. V. Khalzov and B. P. Brown and C. M. Cooper and D. B. Weisberg and C. B. Forest},
journal= {arXiv preprint arXiv:1211.1965},
year = {2012}
}