属于 Beltrami 流的三维衰减磁场

本研究将施加磁场下的三维 Taylor 衰减涡作为验证电磁流体流动计算方法及考察衰减磁场模型有效性的基准测试问题进行分析。首先，我们观测了无施加磁场的三维 Taylor 衰减涡的流动结构，考察了网格点数与雷诺数变化时计算结果与精确解之间误差的变化，展示了该基准测试的有效性。接着，我们分析了施加磁场下的三维 Taylor 衰减涡并阐明了衰减磁场的特征。施加磁场时，低磁压区以网状相连，并出现具扭曲立方结构的磁压分布以包围高磁压区。在滞止区，磁能变低，磁力线类似于速度场的流线。高电流密度以栅格状出现，磁力线绕高电流密度区旋涡状分布。高电流密度区中磁压与磁能均高。当雷诺数与磁雷诺数变化时，各种能量的衰减趋势与精确解吻合良好。高雷诺数下发生向湍流的转捩，动能与总能量迅速下降。在动能耗散率达到最大后，涡结构衰减，流场趋于无磁场的定常状态。属于 Beltrami 流的三维 Taylor 衰减磁场是验证电磁流体流动计算方法的宝贵模型。