三类最优发电机中平均场产生的本质
流体动力学
2020-03-04 v2 太阳与恒星天体物理
摘要
近年来，人们发现了若干最优发电机。它们在固定磁雷诺数下使磁能耗散最小，或等价地使增长率最大。在 Willis (2012, Phys. Rev. Lett. 109, 251101) 的最优发电机中，我们发现了平面平均下的平均场发电机作用。磁场的一个分量指数增长，而另一个分量在临界附近以振荡方式衰减。这种行为不同于 alpha^2 发电机，后者的平面平均两个非零分量相互耦合且增长率相同。对于 Willis 发电机，我们发现平均场由负湍流磁扩散率激发，其在临界附近具有非均匀的空间分布。衰减分量中的时间振荡是由扩散率张量的相应分量在平均场衰减时为复数并因此随时间变化所引起的。增长的平均场可由负磁扩散率与正磁超扩散率共同建模。在 Chen 等人 (2015, J. Fluid Mech. 783, 23) 的另外两类最优发电机中，我们在一定程度上发现了类似的平均场发电机作用。当磁边界条件为混合时，平面平均场的两个分量在发电机超临界 15% 时以不同速率增长。当平均磁场满足齐次边界条件（磁场与边界相切）时，对一维平均发现了平均场发电机作用，但对平面平均则没有。尽管空间分布不同，两类发电机均表现出负湍流磁扩散率。我们的发现表明，负湍流磁扩散率可能支撑比先前认为更广泛的发电机类别，包括这三类最优发电机。
引用
@article{arxiv.1911.01712,
title = {The nature of mean-field generation in three classes of optimal dynamos},
author = {Axel Brandenburg and Long Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.01712},
year = {2020}
}
备注
23 pages, 15 figures, 2 tables, submitted to J. Plasma Phys