磁对流中的壁模动力学和向混沌转变的垂直磁场
摘要：低Prandtl数流体在垂直磁场作用下的准静态磁对流现象在一个宽高比为1的盒子内进行研究，边界条件为无滑移。在相对高的磁场强度下，由Hartmann数Ha给出，对流的起始状态已知是由侧壁不稳定引起的，形成了壁模式区域。在这里，我们进行了3D直接数值模拟，以绘制参数空间图。我们跟踪了这种一级不稳定性产生的稳定平衡态的发展，确定了导致极限环的分叉点，最终导致混沌动力学。在低Ha下，稳定的壁模式解经历了一个对称破裂分叉，形成了一个在域的中心同时存在壁模式和大尺度滚动的状态，该状态在更高的Rayleigh数Ra下仍然存在。然而，在较高Ha下，稳定的壁模式解经历了一个Hopf分叉，产生了一个极限环，进一步发展成与鞍点同宿轨道相接近的解。在进一步增加Ra后，系统经历了进一步的对称性破裂，形成壁模式和大尺度滚动的共存，尽管大尺度滚动只存在于很小的Ra范围内，而混沌动力学主要是由混合的混沌壁模式动力学和细胞结构阵列导致的。
作者：Matthew McCormack, Andrei Teimurazov, Olga Shishkina and Moritz Linkmann
论文ID：2308.15165
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-30