磁化 Taylor-Couette 流的混沌转捩与模态结构
流体动力学
2023-02-15 v1
摘要
Taylor-Couette 流常被用作恒星和吸积盘内部复杂旋转流的简化模型。这些物体中的流体动力学受磁场影响。例如，如果流体是导电的，Taylor-Couette 几何中的准开普勒流在外部磁场中会变得不稳定并产生行波或驻波；即使流体动力学稳定，也会出现这种不稳定性。当圆柱旋转足够快时，这种磁旋转不稳定性会导致混沌状态的发展，并最终产生湍流。这种流动向湍流的转捩可能很复杂，时空混沌的参数区域与涉及一两个额外调制频率的准周期行为区域共存。尽管周期流的不稳定模态可以通过 Floquet 分析来识别，但本文采用了一种更灵活的无方程数据驱动方法。我们分析了磁化 Taylor-Couette 流向混沌转捩的数据，并利用动态模态分解识别了与调制频率相关的流结构；该方法基于用线性无限维 Koopman 算子逼近非线性动力学。利用这些结构，可以构建转捩的非线性降阶模型。
引用
@article{arxiv.2211.05545,
title = {Transition to chaos and modal structure of magnetized Taylor-Couette flow},
author = {Anna Guseva and Steven M. Tobias},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.05545},
year = {2023}
}