磁流体动力学方管流动向湍流的转捩路径

在低磁雷诺数极限下，研究了具有方形截面的磁流体动力学 (MHD) 管道中从层流到湍流的转捩路径。在横向磁场存在的情况下，分别在与磁场方向正交和平行的壁面上形成 Hartmann 层和 Shercliff 层。我们假设在两个横向方向上均具有反射对称性，并利用直接数值模拟研究了每种边界层特有的转捩机制之间的竞争。无论湍流最终占据哪侧壁面，转捩完全依赖于扰动对 Shercliff 层的触发，而 Hartmann 层起被动作用。利用动力系统解释，这可以通过边缘态在 Shercliff 层中的空间局域化（以牺牲 Hartmann 层为代价）来解释。我们指出了这些非线性相干结构与已知源于非模态稳定性和能量稳定性理论的线性最优模态之间的联系。