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高哈特曼数磁对流中的壁面模态

流体动力学 2018-06-29 v1

摘要

在瑞利数 Ra=107Ra=10^7、普朗特数 Pr=0.025Pr=0.025 的液态镓中,于封闭方形腔内,对极强外垂直磁场 B0B_0 下的三维湍流磁对流进行了直接数值模拟,模拟采用准静态近似。随着 B0B_0 或等价地哈特曼数 HaHa 增大,在无磁场时高度湍流的对流流动跨越了 Chandrasekhar 线性稳定性极限,该极限对应无限延展层中热对流停止,并可赋予临界哈特曼数 HacHa_{\rm c}。与旋转瑞利-贝纳尔对流类似,我们的模拟揭示了亚临界侧壁模态,其在 Ha>HacHa>Ha_{\rm c} 时维持微小但有限的对流传热。我们详细分析了这些壁面模态的复杂双层结构、其向胞内的延伸,以及由此产生的侧壁边界层构成,发现其按 Shercliff 层厚度缩放。

关键词

引用

@article{arxiv.1806.00132,
  title  = {Wall modes in magnetoconvection at high Hartmann numbers},
  author = {Wenjun Liu and Dmitry Krasnov and Jörg Schumacher},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1806.00132},
  year   = {2018}
}