快速旋转发电机中偶极-多极转变的自相似性
流体动力学
2023-09-25 v2 地球与行星天体物理
太阳与恒星天体物理
摘要
通过对不稳定分层流体中受迫磁流体力学波的分析，研究了快速旋转发电机中的偶极-多极转变。本研究的焦点适用于行星核的无惯性极限，其中罗斯贝数不仅在核深度上而且在柱状对流的长度尺度上均很小。在线性磁对流模型中逐步增大浮力强迫，慢速 Magnetic-Archimedean-Coriolis（MAC）波被显著衰减，使其动力学螺旋度降至零；而快速 MAC 波的螺旋度实际上不受影响。进而表明，低惯性球形发电机中的极性反转发生在强强迫下慢速 MAC 波消失之时。识别出两个动力学相似的状态——强受迫发电机中慢波的抑制，以及从中等受迫、由小种子场起步的发电机中慢波的激发。前者导致极性反转，后者则由混沌多极态产生轴向偶极。对于任意极性转变，基于含能尺度平均波数的局部瑞利数与转变时测得的峰值磁场平方均呈相同的线性关系。偶极-多极转变的自相似性可对地球极性反转的瑞利数施加约束。
引用
@article{arxiv.2305.17640,
title = {Self-similarity of the dipole-multipole transition in rapidly rotating dynamos},
author = {Debarshi Majumder and Binod Sreenivasan and Gaurav Maurya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.17640},
year = {2023}
}
备注
31 pages, 18 figures, 3 tables