Magnetic Inhibition of Centrifugal Instability in Astrophysical Jets
近年来的研究表明，离心不稳定性在天体物理喷流的动力学过程中可能是重要的。然而，这些研究仅限于非磁化流的情况。在这里，我们探讨的作用，磁场内的牛顿和相对论的框架。由于喷流问题是相当复杂的，我们专注于更简单的问题，圆柱旋转和轴向磁场，这股显着的相似性，喷流问题，并考虑只有轴对称扰动。所研究的平衡配置涉及一个圆柱形的接口，他们是稳定的非磁离心和磁旋转不稳定性的地方，除了这个接口。我们使用一个启发式的方法来推导出局部稳定性的界面在磁场的情况下和数值模拟，以验证磁场的作用。理论和模拟同意相当不错的牛顿模型，但表明在界面处的旋转运动的高洛伦兹因子的限制相对论模型的潜在差异。通常，磁场设定临界波长，在该临界波长以下离心模式稳定。我们讨论了我们的研究结果的天体物理射流，这表明，离心不稳定性的发展，只有在相对较低的磁化射流的影响。也就是说，磁压力必须低于热压力，并且对于相对论情况，射流必须是动能主导的。
2019-06-20 astro-ph.HE physics.flu-dyn
The turbulent dynamo as an instability in a noisy medium
我们研究了一个存在乘性噪声的不稳定性的例子，即湍流介质中自发产生的磁场。这个所谓的湍流发电机问题在实验和理论上仍然具有挑战性。在这个领域，流行的理论是平均场发电机（Krause和Rädler，1980），其中发电机效应由平均磁场（其他可能的选择是能量，通量，.）监控。近年来，在随机振荡器上已经表明，这种方法可能会产生误导。在本文中，我们开发了一个随机描述的湍流发电机效应，使我们能够明确地定义一个阈值的发电机效应，即通过全局分析的概率密度函数的磁场，而不是一个给定的时刻。
2006-12-11 astro-ph physics.flu-dyn
Growth rate of small-scale dynamo at low magnetic Prandtl numbers
在这项研究中，我们讨论了两个关键问题有关的小规模发电机不稳定性在低磁普朗特数和大磁雷诺数，即：（i）的缩放的小规模发电机不稳定性的增长率在发电机阈值附近;（ii）的Golitsyn谱的存在下，在小规模发电机的磁波动。小尺度发电机增长率有两种不同的渐近性：在小尺度发电机不稳定性激发阈值$λ\propto \ln({\rm Rm}/ {\rm Rm}^{\rm cr})$附近，以及当磁雷诺数远大于小尺度发电机不稳定性激发阈值$λ\propto {\rm Rm}^{1/2}$时，其中${\rm Rm}^{\rm cr}$是磁雷诺数${\rm Rm}$中的小尺度发电机不稳定性阈值。我们证明了磁涨落Golitsyn谱的存在需要一个有限的随机速度场的相关时间。另一方面，Golitsyn谱对小尺度发电机不稳定性的影响较小。这就是为什么在直接数值模拟中很难观察到这种频谱的原因，对于具有低磁普朗特数的小尺度发电机。
2012-04-27 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Centrifugal instability of Taylor-Couette flow in stratified and diffusive fluids
研究了分层和扩散流体中泰勒-库埃特流的离心不性，发现热扩散和分层对不性的影响可通过参数PN=N²Pr描述，并通过DNS和LSA分析了非线性特征和混沌状态。
2025-12-09 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Centrifugal instability of Stokes layers in crossflow: the case of a forced cylinder wake
在文献中已经对$Re\approx100$上圆柱绕流产生旋转振荡的尾流进行了全面讨论，主要集中在对自然Bénard-von Kármán涡街的修改上，这些修改是由锁定到旋转振荡频率的强制脱落模式引起的。通常的实验和理论框架在这些雷诺数是准二维的，因为二次不稳定性带来的三维结构的圆柱体尾流只发生在更高的雷诺数。在本论文中，我们表明，一个三维结构可以出现在通常的三维阈值以下，当强迫与频率低于自然涡脱落频率，在高振幅，作为一个以前未报道的机制的结果：脉冲离心振荡斯托克斯层在气缸壁的不稳定性。目前的数值研究让我们以这种方式提出了一个物理解释，在最近的实验研究D 'Adamo等人。（2011）的类似的特性。
2015-04-23 nlin.CD physics.flu-dyn
Laboratory experiments on dynamo action and magnetically triggered flow instabilities
行星、恒星和星系的磁场是由运动的导电流体的自激产生的。一旦产生，磁场就可以通过破坏旋转流的稳定来在宇宙结构的形成中发挥积极作用，否则旋转流在流体动力学上是稳定的。长期以来，磁流体发电机作用和磁触发流动不稳定性都是纯理论研究的主题。然而，与此同时，在里加、卡尔斯鲁厄和卡达拉什的大规模液体钠实验中观察到了发电机效应。本文总结了液态金属实验中的发电机效应和各种磁不稳定性，如螺旋磁旋转不稳定性、方位磁旋转不稳定性和泰勒不稳定性的研究结果。我们详细讨论了我们的计划，进动驱动的发电机实验和大规模的泰勒-库埃特实验，使用液体钠，并观察磁触发的不稳定性的前景与正剪切流。
2018-03-09 physics.flu-dyn
A Vorticity-Magnetic Field Dynamo Instability
我们推广的平均场磁场发电机，包括当地的平均涡度的演变，除了平均磁场。耦合方程表现出一般的平均场发电机不稳定性，使湍流能量转移到磁场和涡量在更大的尺度上。涡量和磁场的增长都需要螺旋湍流，而螺旋湍流可以由潜在的全球旋转提供。发电机系数的推导包括从平均磁场的反作用到最低阶。我们发现，平均涡度场实际上可以种子指数增长的平均磁场从只有一个小规模的种子磁场，而不需要种子平均磁场。当脉动速度和磁场互相关消失时，方程解耦，得到独立的平均场磁场和平均场涡度发电机方程。
1997-08-03 astro-ph cond-mat physics.flu-dyn
Coexisting Tayler instability-driven dynamos in radiative zones: New dynamo solution and its impacts on stellar physics
Université de Genève（日内瓦大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；IRAP, Université de Toulouse, CNRS, CNES, UPS（图卢兹大学 IRAP 研究所）；Institut Universitaire de France (IUF)（法国高等研究院）
研究旋转恒星演化模型面临的角动量传输问题，通过三维数值模拟研究泰勒 - 斯普鲁伊特发电机，发现两种共存发电机解决方案，提取相关标度律并约束了产生磁场在星震模式上的特征。
2026-07-21 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Instability criterion for oblique modes in stratified circular Couette flow
分析方法进行，提供了一个无粘稳定性判据的Taylor-Couette系统中发生的平流旋转不稳定性（简称SRI）。问题的控制参数是旋转比$μ$和半径比$η$。这项研究的动机是最近的实验\cite{legal}和数值\cite{rudi, rudi2}结果报告存在的不稳定模式超出瑞利线离心不稳定性（$μ=η^2$）。稳定分层流的修正瑞利准则提供了不稳定条件，$μ<1$，而在实验中，不稳定模式从未发现超出线$μ=η$。考虑到有限间隙效应，我们考虑非轴对称扰动与方位波数$l$在极限$l Fr<<1$，其中$Fr$是弗劳德数。我们推导出一个必要的条件不稳定：$μ< μ^*$ $μ^*$，$η$的功能，需要的渐近值，$μ^* \to 1$在窄间隙的限制，和$μ^* \to 2η^2(1+η)$在宽间隙的限制，在协议与最近的数值结果。一个更强的条件，$μ<η$，发现当$η>0.38$，在协议与实验结果获得的$η=0.8$。无论间隙大小如何，当$μ$值大于临界值$μ_c=η^2$（对应于离心不稳定性）时，预计会出现不稳定性。
2008-11-20 physics.flu-dyn
Dynamo action at low magnetic Prandtl numbers: mean flow vs. fully turbulent motion
本文用数值方法计算了泰勒-格林旋流中发电机作用的阈值。运动学计算，其中流场是固定的时间平均的配置文件，动态运行的Navier-Stokes方程和感应方程联合解决。运动学不稳定性被发现有两个分支，所有探索的雷诺数。动态发电机阈值遵循这些分支：在低雷诺数下，它位于低分支内，而在高动力雷诺数下，它靠近高分支。
2006-01-16 physics.flu-dyn
Scaling of Small-Scale Dynamo Properties in the Rayleigh-Taylor Instability
我们推导出缩放关系的基础上自由落体和各向同性假设的运动小尺度发电机的增长率和放大因子的过程中的混合，饱和和衰减阶段的瑞利-泰勒不稳定性（RTI）在完全电离等离子体。的标度关系进行测试，使用组的三维，粘阻MHD模拟的RTI，并发现保持在饱和阶段，但表现出的差异在混合和衰变阶段，这表明需要放松自由落体或各向同性的假设。应用的标度关系允许在运动发电机阶段的净放大的磁能的定量预测，因此，确定是否的磁能要么保持在所有的速度尺度或达到均分与至少一些尺度的湍流动能在实验室和天体物理的情况下。作为一个例子，我们认为在RTI不稳定区域的外层包络的二进制中子星合并的发电机和预测的小规模发电机的运动学制度结束的纳秒的时间尺度上，然后达到饱和的时间尺度为微秒，这都是快的毫秒弛豫时间的合并后。
2021-11-03 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Instability-driven interfacial dynamo in protoneutron stars
日震学已经证明了太阳中速跃层的存在。目前还不清楚类似的剪切层，被广泛认为是磁发电机行动的座位，也存在于质子中子星。磁扩散率$η$和湍流涡度$α$的突然跳跃，例如在中子指和对流区之间的界面处，已知能够增强质子中子星中的平均场发电机效应。在这里，我们适用于众所周知的，平面平行，麦格雷戈-夏博诺分析的太阳能界面发电机的质子中子星的问题，并计算分析的增长率在一系列条件下。结果表明，像太阳发电机，它是不可能实现自我维持的增长，如果在$α$，$η$，和剪切的不连续性是一致的，磁扩散率是各向同性的。相反，当$η$和$α$中的跳跃位于远离剪切层时，自维持增长可能持续$P\lesssim 49.8$ ms（如果速度剪切位于$0.3R$）或$P\lesssim 83.6$ ms（如果速度剪切位于$0.6R$）。这转化为比太阳中更强的剪切和/或$α$效应。如果磁扩散率是各向异性的，则通过${\bfΩ}\times{\bf{J}}$效应，即使当$α$、$η$和剪切不连续性重合时，自维持生长也是可能的。
2011-08-01 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Kazantsev model in nonhelical 2.5D flows
我们研究了具有三个速度分量的Kazantsev Kraichnan流的发电机不稳定性，该流仅依赖于二维u =（u（x，y，t），v（x，y，t），w（x，y，t）），通常称为2.5维（2.5D）流。在Kazantsev-Kraichnan框架下，我们导出了二阶磁场关联函数的控制方程，并研究了发电机不稳定性增长率随系统控制参数的变化。特别是，我们调查发电机行为的大磁雷诺数Rm和流量接近是二维的，并表明这两个限制程序不交换。的不稳定模式的能量谱推导出解析和导致幂律行为，不同于三维和二维的情况下。我们的分析计算的结果进行了比较，数值模拟的结果驱动的发电机由指定的脉动流以及自由发展的湍流，显示出良好的协议。
2016-07-05 physics.flu-dyn
Wave-driven dynamo action in spherical MHD systems
本文报道了对球体内机械强迫双涡流动的流体动力学和磁流体动力学数值研究。在中间制度之间的层流和发达国家的湍流的流体动力学不稳定性被发现产生内部波的特征m=2带状波数的模拟。结果表明，这种时间周期性的流作为一个发电机，虽然快照的流量以及平均流量不是发电机。磁场的增长率根据波频率表现出共振效应。在此基础上，提出了一种基于速度和磁场相对对准的周期性自毁自恢复发电机。这种现象解释的非正交本征态的磁感应方程的时间相关的线性算子的混合。这种机制的潜在相关性发电机实验进行了讨论。
2009-09-25 physics.flu-dyn
Vorticity and magnetic dynamo from subsonic expansion waves
本研究通过电阻性MHD直接数值模拟发现，在无旋强迫下，纯旋转无法产生磁发电机，而背景正弦剪切能引发涡度发电机并驱动磁场指数增长至与湍动能平衡，斜压项会延迟发生但加快增长。
2023-07-26 astro-ph.GA physics.flu-dyn
Statistical simulation of the magnetorotational dynamo
利用准线性统计模拟方法，对磁旋转不稳定性（MRI）引起的湍流和发电机进行了分析。研究发现，均匀湍流是不稳定的大规模发电机不稳定性，饱和到一个非均匀的平衡与磁普朗特数（Pm）的强烈依赖。尽管其极大地减少了非线性，在准线性模型中的角动量输运对Pm的依赖性在定性上类似于非线性MRI湍流。这表明，最近的收敛问题可能与大规模发电机，并建议如何显着简化模型可用于深入了解天体物理学相关的制度非常低或高PM。
2014-11-27 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Spatio-temporal non-localities in a solar-like mean-field dynamo
该研究针对太阳平均场发电机模型，基于DNS结果采用洛伦兹积分核描述非局域湍流电动势，发现非局域效应降低临界阈值、增加周期并降低近临界增长率，非线性模型验证了超临界下的帕克波和弱非线性下约300年的大周期。
2023-05-16 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Large-scale dynamo action of magnetized Taylor-Couette flows
具有准开普勒旋转定律的含有环形磁场的导电Taylor-Couette流作为Tayler-Spruit型的平均场发电机模型。流动对非轴对称扰动是不稳定的，这些扰动形成定义$α$效应和涡流扩散率的电动势。如果用相同的功率激发具有$m=\pm 1$的两个简并模式，则全局$α$效应消失，发电机不能工作。然而，它示出，泰勒不稳定性产生有限的$α$效果，如果只考虑一个孤立的模式，但这种固有的螺旋度的单模是太低的$α^2$发电机。此外，具有准开普勒旋转的$α\Om$发电机模型需要${\rm Rm}\simeq 2.000$的最小磁旋转雷诺数才能工作。它是否真的起作用取决于对湍流能量的假设。然而，对于磁场上的湍流强度的陡于二次依赖性，发电机仅在所得到的磁涡流扩散率接近其微观值$η_{\rm T}\simeq η$时才被激发。通过基本上较低或较大的涡流扩散系数，发电机不稳定性被抑制。
2020-02-02 astro-ph.SR physics.flu-dyn
The Unsteady Taylor--Vortex Dynamo is Fast
Northwestern University（西北大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Southwest Research Institute（西南研究所）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Flatiron Institute（平顿研究所）；University of New Hampshire（新罕布什尔大学）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文研究了不稳泰勒-涡流在高Rm条件下产生快速发电机的机制，揭示了其时空尺度与发电机生长率的关系。
2026-02-17 physics.flu-dyn
Magnetic field dynamos and magnetically triggered flow instabilities
LIMTECH联盟的A2项目旨在更好地了解与宇宙磁场的产生和作用有关的磁流体动力学不稳定性。这些包括磁流体发电机效应和各种磁触发流动不稳定性，如磁旋转不稳定性和泰勒不稳定性。该项目的目的是支持实验能力，以便在德雷斯登钠设施的框架内进行DYNamo和热工水力研究（DRESDYN）。一个相关的启动补助金的重点是对新发现的旋转流与正剪切磁不稳定的液态金属实验的尺寸。本文综述了这两个项目的主要成果。
2017-05-23 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Parametric instability in periodically perturbed dynamos
我们研究运动发电机的作用驱动的轴对称的大尺度流，与方位角传播的非轴对称扰动的频率$ω$叠加。虽然我们应用了一个相当简单的大尺度速度场，我们的模拟表现出复杂的行为与振荡和方位漂移的本征模式以及固定制度。在这些非振荡制度，我们发现参数共振的特点是一个相当大的增强发电机行动和锁定的相位的磁场的模式的扰动。我们发现受扰系统的共振频率$ω_{\rm{res}}$和未受扰系统的本征频率$ω_0$之间的关系的近似满足，该关系由$ω_{\rm{res}}=2ω_0$给出，其从范例旋转机械系统和我们先前的研究[Giesecke等人，E，86，066303（2012）]。我们发现进一步-更广泛的-制度与较弱的增强的增长率，但没有锁相。然而，这种放大制度只出现在一个基本（即未扰动）状态的情况下，由几个不同的本征模相当接近的增长率。定性地，这些观测结果可以用Floquet理论推导出的磁场振幅的简单低维模型来解释。所观察到的现象可能是根本的重要性，在行星发电机模型的基流被周期性的外力，如岁差或潮汐和实现发电机行动在实验室条件下施加的扰动与适当的频率可能会促进发电机行动的发生。
2017-05-22 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Lyapunov spectra instability of chaotic dynamo Ricci flows in twisted magnetic flux tubes
以前Casetti，Clementi和Pettini [ \textbf{Phys.Rev.E \textbf{54},6,(1996)} ]利用黎曼几何研究了几个Hamilton系统的Hamilton流的李雅普诺夫谱。基本上，李雅普诺夫稳定性分析被取代的里奇截面曲率分析。在这份报告中，我们应用Pettini的几何框架，以确定一个扭曲的磁通量管的势能，从其弯曲的黎曼几何。实际上，扭曲磁通量管的李雅普诺夫指数与黎曼度量张量有关。管内的哈密顿流实际上是由扭曲的磁通量管中的Perelman Ricci流约束给出的，其中与MFTs中的Ricci流方程相关联的Ricci张量的Lyapunov本征值谱导致沿着管的环形方向的有限时间Lyapunov指数拉伸和沿着管的径向方向的收缩。的MFTs的Jacobi方程示出有一个恒定的截面Ricci曲率，使我们能够计算的Jacobi-Levi-Civita（JLC）测地偏差的传播线管歧管和混沌行动，通过其最大的李雅普诺夫指数。通过对扭曲MFT的频谱分析，发现其大指数为正，且与管内的随机径向流成正比，从而抑制了混沌的发生。扭曲流的随机性使人想起这里讨论的类似于Shukurov、Stepanov和Sokoloff最近关于Moebius流发电机作用的工作[ \textbf{Phys Rev E 78 (2008)} ]。本文所讨论的扭曲磁通管中的发电机作用也可作…
2008-12-03 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Nonlinear dynamos at infinite magnetic Prandtl number
在无限磁普朗特数的极限下研究了发电机的不稳定性。在这个极限中，假定流体是非常粘滞的，这样惯性项可以忽略，流动受力的影响。强迫由驱动发电机流的外部强迫函数和由磁场的反作用引起的洛伦兹力组成。所研究的流动是Archontis流动和在两个不同尺度下强迫的ABC流动。调查涵盖了大约三个数量级的磁雷诺数以上的发病。所有的流动表现出微弱的平均磁能增加的磁雷诺数的增加。大部分的磁能集中在扁平的细长结构中，该细长结构产生具有小螺线管投影的洛伦兹力，使得所产生的磁场配置几乎是无力的。虽然所研究的系统具有零动力学雷诺数在足够大的磁雷诺数的结构是不稳定的小尺度波动，导致在一个混乱的时间行为。
2010-10-29 physics.flu-dyn
Magnetorotational Dynamo Action in the Shearing Box
本文在剪切盒近似下，研究了无外加净磁通量时由磁旋转不稳定性引起的磁发电机作用。与最近的研究一致，发电机的行动被发现是敏感的纵横比的盒子：这是更容易获得高盒（在垂直于磁盘平面的方向拉伸）比长盒（在径向方向拉伸）。我们的直接数值模拟表明，发电机是可能的，在这两种情况下，给定一个足够大的磁雷诺数。为了解释相对较大的努力，需要获得发电机行动在一个长的盒子，我们建议，最有效地折叠和混合的磁场线在径向方向上的不稳定性所造成的湍流涡流。因此，在长箱中，所产生的强方位（流向）磁场的尺度总是与湍流涡旋的尺度相当。相反，在高盒子中，方位角磁通量在垂直方向上传播超过湍流涡旋尺度的距离。其结果是，不同的垂直截面的高箱渗透的大规模非零方位磁通量，促进不稳定性。与此相一致，发电机有效时的情况下，其特征在于由一个强的方位角磁通量的磁不稳定性。
2017-04-27 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Chiral anomaly and dynamos from inhomogeneous chemical potential fluctuations
本文通过数值模拟证明，化学势的空间涨落可触发手征发电机不稳定性，产生磁驱动湍流，并最终经磁α效应生成大尺度磁场。
2024-02-05 astro-ph.CO hep-ph physics.flu-dyn
DRESDYN - A new facility for MHD experiments with liquid sodium
用于DYNamo和热工水力学研究的DREsden Sodium设施（DRESDYN）旨在作为与地球和天体物理学有关的大规模实验以及与液态金属电池和液态金属快堆的热工水力学和安全方面有关的实验的平台。DRESDYN框架内最雄心勃勃的项目是一个由进动驱动的均匀磁流体发电机和一个大型泰勒-库埃特型实验，用于磁旋转不稳定性和泰勒不稳定性的联合调查。在本文中，我们对正在进行的准备工作进行了简短的总结，并描绘了实现DRESDYN的下一步。
2012-01-27 physics.flu-dyn
Axisymmetric dynamo action is possible with anisotropic conductivity
发电机理论的一个里程碑是考林定理，其现代形式被称为轴对称速度场不可能通过发电机作用产生轴对称磁场。使用各向异性的电导率，我们表明，轴对称发电机实际上是可能的运动一样简单的固体旋转。最重要的是，不稳定性分析可以完全解析地进行，导致发电机阈值的显式表达式，这是发电机理论中唯一的例子。
2020-04-17 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Precession-driven dynamos in a full sphere and the role of large scale cyclonic vortices
岁差已被提议作为行星发电机的替代动力源。以前的流体动力学模拟表明，岁差可以在行星液核中产生非常复杂的流动[Y。Lin，P. Marti，and J. Noir，“Shear-driven parametric instability in a precessing sphere，”Physics of Fluids 27，046601（2015）].在本研究中，我们数值研究了旋进球的磁流体动力学。我们展示了不同的流动制度，从层流到湍流的进动驱动发电机。特别是，我们强调的磁场产生的大尺度气旋性涡旋，这是以前没有探索。在这种情况下，发电机可以维持在相对较低的埃克曼数和磁普朗特数，这为行星应用铺平了道路。
2016-06-10 physics.flu-dyn physics.geo-ph
The solar dynamo begins near the surface
本研究针对太阳发电机起源的深层理论争议，结合日震学观测与磁旋转不稳定性机制，通过解析估算和数值模拟证实太阳发电机是近表面不稳定性，为磁周期和空间天气预测提供新方向。
2024-04-13 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.space-ph
Time scales separation for dynamo action
天体发电机作用的研究通常涉及两个时间尺度：慢扩散时间尺度和快平流时间尺度。我们调查的可能性场放大的中间时间尺度与时间相关的调制的流量。我们考虑一个简单的稳定的配置，发电机的行动是没有实现。我们研究了随时间变化的扰动流的效果。我们表明，一些消失的低频扰动可以产生指数增长的磁场上的典型时间尺度的振荡。发电机机制依赖于这里的参数不稳定性与瞬态放大剪切流。自然发电机的后果进行了讨论。
2008-04-02 astro-ph physics.class-ph physics.flu-dyn
Subcritical transition to turbulence triggered by a magnetic dynamo
本文提出恒星辐射区中由非线性平均场发电机维持的小尺度湍流可被理解为线性稳定流动中的亚临界分岔，并给出一个简单非线性模型来描述大尺度发电机与小尺度磁不稳定性竞争驱动的天体物理湍流转捩。
2023-11-29 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
A self-sustaining nonlinear dynamo process in Keplerian shear flows
在Keplerian区域的旋转平面Couette流中识别了一个三维非线性发电机过程。它类似于非旋转剪切流中的流体动力学自持过程，并且依赖于环形磁场的磁旋转不稳定性。稳定的非线性解决方案的数值计算范围很广的磁雷诺数，但仅限于低雷诺数。这个过程对于解释开普勒吸积盘中相干场和湍流运动的维持可能是重要的，因为所有的基本成分都存在于其中。
2007-05-19 astro-ph physics.flu-dyn
Elastohydrodynamic instability of a spinning elastic disk
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）
研究旋转弹性盘在粘性流体中的弹流动力学不稳定性，结合线性化方程与剪应力导出稳定性问题，经线性稳定性分析，通过无量纲参数确定屈曲起始，发现盘屈曲模式及逆行行波，揭示流体剪切使旋转弹性结构失稳的机制。
2026-07-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Vorticity and magnetic dynamo from subsonic expansion waves II: Dependence on magnetic Prandtl number, forcing scale, cooling time
本文利用 DNS 研究无旋亚声速膨胀波在旋转、剪切、非等温冷却等条件下的涡量与磁场放大，确定剪切是发电机发生的关键，并给出临界雷诺数。
2024-12-10 astro-ph.GA physics.flu-dyn
Comment on paper by L. M. Malyshkin and S. Boldyrev, "Magnetic dynamo action at low magnetic Prandtl numbers", PRL 105, 215002 (2010)
在低磁普朗特数和大磁雷诺数Rm下，小尺度发电机不稳定性增长率的标度λ \sim Rm^{1/2}在阈值附近是否有效？我们对高斯白噪声速度场（Kazantsev-Kraichnan模型）发电机方程的分析甚至数值解（Malyshkin和Boldyrev，2010）都表明答案是否定的。与Malyshkin和Boldyrev（2010）的主张相反，发电机增长率有两种不同的渐近性：在阈值附近和远离阈值。
2010-12-13 astro-ph.SR nlin.CD physics.flu-dyn
Nonlinear dynamo in obliquely rotating stratified electroconductive fluid in an uniformly magnetic field
本文研究了一种新的大尺度不稳定性，这种不稳定性出现在具有均匀磁场和小尺度外力且螺旋度为零的倾斜旋转分层粘性流体中。这个力引起小雷诺数的速度的小尺度振荡。利用多尺度渐近展开法，得到了雷诺数为三阶的涡旋扰动和磁扰动的非线性方程组。研究了由$α$效应型不稳定性引起的磁涡流发电机的线性阶段。用数值方法得到了非线性磁涡流发电机方程的定态解，其解的形式为局域混沌结构。
2018-07-03 nlin.CD physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Large-scale dynamos in rapidly rotating plane layer convection
内容：对流驱动的流动在发电机过程中起着至关重要的作用，发电机过程是恒星和行星产生磁场活动的原因。为什么许多天体物理学上的磁场都有一个显著的大尺度分量，这一点仍然没有完全弄清楚。目的：我们的目的是研究可压缩对流在快速旋转的笛卡尔域的发电机性能，专注于一个参数制度，其中底层的流体动力学流动是已知的是不稳定的大规模涡不稳定。方法：数值求解三维非线性磁流体动力学（MHD）控制方程。不同的数值方案进行了比较，我们提出了一个可能的基准情况下，其他类似的代码。结果：与以前的相关研究一致，我们发现在这个参数区的对流可以驱动一个大规模的发电机。平均水平磁场的分量振荡，导致平均场的连续整体旋转。虽然大规模的旋涡不稳定性占主导地位的系统的早期演变，它被抑制的磁场，使一个可以忽略不计的平均电动势，负责驱动大型发电机。发电机的循环周期与欧姆衰减时间相当，对流系统中发电机的循环周期更长，更接近于开始。在这些特定的模拟中，只有当在上下边界处采用垂直磁场边界条件时，才发现大规模的发电机作用。强调制的大规模发电机被发现在较高的瑞利数，减少活动（“大极小”的事件）发生在瞬态阶段，其中大规模的漩涡暂时重新建立自己，然后再次被抑制的磁场。
2018-01-15 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Production of a chiral magnetic anomaly with emerging turbulence and mean-field dynamo action
在相对论磁化等离子体中，左手和右手费米子的数密度不对称，即，非零手性化学势μ_5导致沿磁场的电流。这将导致一个手征发电机不稳定性的均匀mu_5，但我们的模拟揭示了发电机，即使波动mu_5与零均值。它产生磁主导的湍流，并通过磁α效应产生平均磁场。最后，得到了与初始条件无关的μ_5的普遍标度不变k^（-1）谱和k^（-3）磁谱.
2022-02-12 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.flu-dyn
A route to magnetic field reversals: an example of an ABC-forced non-linear dynamo
我们用数值方法研究了具有ABC强迫的空间周期MHD系统的非线性行为。大多数计算是在磁雷诺数从0增加到60和一个固定的运动学雷诺数，足够小的平凡的解决方案与零磁场是稳定的速度扰动。在临界磁雷诺数的平凡的解决方案的不稳定性的发病的主导特征值的运动发电机问题是真实的。与分岔理论一致，在此分岔中出现了具有非零磁场的新的定态。随后的分叉进行了研究。一个政权被检测到，其中的磁场取向的混沌变化（类似于磁场反转）中观察到的系统的时间演化。
2003-02-10 physics.flu-dyn physics.geo-ph
The fate of alpha dynamos at large $Rm$
当今太阳磁场演化模型的核心是阿尔法发电机的描述。在这项工作中，我们调查的命运α-发电机的磁雷诺数$Rm$增加。使用Floquet理论，我们能够精确地量化平均场效应，如α和β效应（i）通过严格区分发电机模式，涉及大尺度组件从那些只涉及小尺度，并通过（ii）提供一种方法来调查任意大尺度分离以最小的计算成本。我们将这个框架应用于螺旋和非螺旋流以及随机流与短相关时间。我们的研究结果确定，α描述是有效的$Rm$小于一个临界值$Rm_c$，在小规模发电机不稳定开始。当$Rm$高于$Rm_c$时，发电机停止遵循平均场描述，并且大尺度模式的增长率变得与尺度分离无关，而大尺度模式中的能量与尺度分离的平方成反比。在第二个制度的结果不依赖于螺旋度的存在。因此，阿尔法型太阳和恒星模型的建模需要重新评估和平均场建模的新方向提出。
2016-07-25 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Kinematic dynamo in spherical Couette flow
我们调查数值运动发电机驱动的两个同心差分旋转的球体之间的壳，通常被称为球形Couette流配置的导电流体的流动。我们比较轴对称（2D）和全三维流之间，低和高的全球旋转速率之间，逆时针和逆行差分旋转之间，弱和强的非线性惯性力之间，绝缘和导电边界之间，以及两个纵横比。主要结果如下。方位漂移Rossby波所产生的Stewartson剪切层的不稳定是至关重要的发电机行动。差动旋转和螺旋Rossby波相结合，有助于球形库埃特发电机。在一个缓慢的全球旋转速率，差异旋转的方向起着重要的作用，发电机，因为不同的模式的Rossby波在逆行和逆行流。在一个快速的全球旋转速率，更强的流超临界（即差分旋转速率的流量和非轴对称不稳定性的发病临界值之间的差异）有利于发电机行动的发病。一个导电的磁边界条件和较大的纵横比都有利于发电机的行动。
2012-08-06 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Data-driven scale identification in oscillatory dynamos
本研究探讨Dynamic Mode Decomposition（DMD）在Parker平均场发电机模型中识别多尺度相干磁场结构的能力，发现DMD能分离出与非线性动力学相关的慢/快模态簇，且优于Fourier变换，并评估了模型参数对精度的影响及在复杂流中的局限性。
2024-01-09 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Laminar and turbulent dynamos in chiral magnetohydrodynamics. II. Simulations
使用直接数值模拟（DNS），我们研究层流和湍流发电机在手征磁流体动力学（MHD）与一组扩展的方程，占额外的贡献，由于手征磁效应（CME）的电流。这种量子现象起源于存在磁场时左右手相对论费米子之间的不对称性，并产生了手征发电机。结果表明，磁场演化过程分为三个阶段：（1）小尺度手征发电机不稳定性;（2）产生手征磁驱动湍流，并由于新的手征效应（α_mu效应）激发大尺度发电机不稳定性;（3）磁螺旋度饱和，磁场增长受总手征的守恒定律控制. $α_μ$效应在大的流体和磁雷诺数下占主导地位，并且与动力学螺旋度无关。数值模拟中测量的大尺度磁场的增长率及其特征尺度与基于平均场论的理论预测吻合得很好。先前讨论的两阶段手征磁场方案不包括阶段（2），在阶段（2）期间，磁场变化的特征尺度可以增加许多数量级。基于数值模拟的结果，讨论了早期宇宙和原中子星的相对论等离子体中CME和手征效应的相关性。
2018-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Pseudo--magnetorotational instability in a Taylor-Dean flow between electrically connected cylinders
本文研究了在螺旋形磁场作用下，两个无限长的理想导电圆柱体之间的环形空间中导电液体的Taylor-Dean型流动。圆柱体通过一个远程的、完全导电的端盖电连接，端盖允许径向电流通过液体。径向电流与磁场轴向分量相互作用产生方位电磁力，使基流的角动量径向向外减小，从而使基流不稳定。这种不稳定性，我们称之为伪磁旋转不稳定性（MRI），看起来像MRI，尽管其机制基本上是离心的。在螺旋磁场中，与磁场的方位分量相互作用的径向电流产生轴向电磁力，该轴向电磁力驱动纵向环流。首先，该环流平流输送由离心不稳定性产生的泰勒涡旋，这导致如螺旋MRI（HMRI）中的行波。然而，这种波的传播方向与真正的HMRI相反。第二，在足够强的差动旋转，纵向流成为流体动力学不稳定本身。对于螺旋磁场中的电连接圆柱体，在任何足够强的差动旋转下，流体动力学不稳定性都是可能的。在这种情况下，没有流体动力学稳定性限制定义的临界比率的旋转速率的内部和外部的圆柱体，将允许一个区分流体动力学不稳定性的HMRI。这些效应会严重干扰MRI的实验和数值测定。
2009-06-21 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Turbulent dynamo in a collisionless plasma
磁场遍布整个宇宙，影响着从宇宙到行星尺度的天体物理系统的形成和演化。银河系外磁场的产生和动力学放大贯穿宇宙时间，达到附近星系团报告的$μ$高斯水平，接近等离子体运动的动能均分，尺度至少为数十千秒差距，这是一个主要的难题，基本上不受观测的约束。在这种情况下，经常会引用发电机效应将动能转化为磁能，然而河外等离子体是弱碰撞的（与磁流体力学流体相反），并且在这种等离子体中是否可能通过有效的湍流发电机不稳定性来实现磁场增长和维持还没有确定。在六维相空间中的弗拉索夫方程的完全动力学数值模拟回答这个问题所必需的，直到最近仍然超出计算能力。在这里，我们通过这样的模拟表明，磁场放大通过发电机不稳定性发生在随机驱动的，非相对论性的亚音速流最初未磁化的无碰撞等离子体。我们还发现，发电机自加速，并成为纠缠与动力学不稳定性的磁化强度增加。结果表明，这样的等离子体发电机可能在实验室实验中实现，支持的想法，即集群内介质（ICM）湍流可能显着有助于放大集群磁场近均分水平的时间尺度短于哈勃时间，并强调多尺度动力学物理在高能天体物理等离子体的关键作用。
2016-04-01 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.flu-dyn
Ponomarenko dynamo sustained by a free swirling jet
Coventry University（考文垂大学）；University of Latvia（拉脱维亚大学）
研究通过旋流喷射流实现发电机效应，发现磁场增长需外部激励，提出克服此限制的方法。
2026-02-18 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Periodic magnetorotational dynamo action as a prototype of nonlinear magnetic field generation in shear flows
以开普勒剪切流中的磁旋转发电机为原型，研究了倾向于磁流体动力学不稳定性的剪切流中发电机作用的性质。利用直接数值模拟和牛顿方法，我们计算了一个精确的时间周期磁旋转发电机的三维耗散不可压缩磁流体动力学方程的旋转和剪切。我们讨论的物理机制背后的周期，并表明，它是从一个大规模的轴对称环形磁场和非轴对称扰动放大的磁旋转不稳定性之间的线性和非线性相互作用的组合。我们证明，这种大规模的发电机机制是整体内在的非线性和不可还原的标准平均场发电机形式主义。因此，我们的研究结果提供了明确的证据，一个通用的非线性产生机制的时间相关的相干大尺度磁场剪切流，并呼吁新的理论发电机模型。这些发现为理解亚临界磁旋湍流的相变和统计性质提供了重要线索。
2011-09-08 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
A dynamo driven by zonal jets at the upper surface: Applications to giant planets
我们提出了一个发电机机制所产生的正压不稳定的纬向急流在旋转球壳的存在。纬向流的剪切不稳定性以全局Rossby模的形式发展，其方位波数取决于纬向急流的宽度。我们获得自持磁场在磁雷诺数大于1000。我们表明，罗斯贝波的传播是至关重要的发电机行动。轴对称极向磁场的振幅取决于Rossby模的波数，因此取决于纬向喷流的宽度。我们讨论了这种发电机机制产生的巨行星的磁场的兼容性。我们的研究结果表明，磁场的拓扑结构和在巨行星表面观察到的纬向风的轮廓之间可能存在联系。对于窄的类木星喷流，极向磁场由轴向偶极主导，而对于宽的类海王星喷流，轴对称极向场较弱。
2015-04-22 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Energetics of turbulence generated by chiral MHD dynamos
已知左右手费米子数密度的不对称性会在感应方程中产生一个新的项，从而导致发电机不稳定性。在高温下，当手征不对称性可以持续足够长的时间时，这种手征发电机不稳定性可以有效地放大磁场，这反过来又通过洛伦兹力驱动湍流。虽然在数值模拟中已经证明了这种手性磁驱动湍流的存在并强烈影响磁场的动力学，但该过程的细节仍然不清楚。本文的目的是分析手征磁驱动湍流的能量学及其对磁场的产生和动力学的影响，采用直接数值模拟。我们研究了不同初始条件下的这些效应，包括初始手性化学势和磁性普朗特数Pm的变化。特别是，我们确定的比率的动能，磁能，Uppermance，在手性磁驱动湍流。在本研究中探索的参数空间内，Upperdance达到约0.064-0.074的值-独立于初始手性不对称性和Pm=1。我们的模拟表明，当通过降低粘度来增加Pm时，Upperdance按幂律减小。虽然精确的标度取决于拟合准则和雷诺数状态的细节，但报告的近似结果为Upperdance（Pm）=0.1 Pm^{-0.4}。利用数值模拟的结果，我们分析了早期宇宙中手征磁驱动湍流的能量学。
2018-08-28 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.flu-dyn
Dynamo theories
这些讲义是基于2017年在Les Houches的等离子体物理冬季学校提供的教程。他们的目的是提供一个独立的研究生水平介绍湍流流体和等离子体中发电机效应的理论和建模，并结合该领域当前研究的回顾。主要重点是发电机理论的不同（湍流）分支基础的物理和数学概念，一些天体物理，地球物理和实验背景在整个文件中传播。正文首先介绍了基本原理，观测和历史根源的主题，并磁流体力学的基本概念相关的发电机理论。接下来的两节讨论了（线性和非线性）小型和大型磁流体发电机的基本现象学和数学方面。这些部分的补充是一个选择当前活跃的研究课题在该领域的概述，包括地球和太阳发电机的数值模拟，剪切发电机驱动的湍流与零净螺旋度，磁流体动力学不稳定性驱动的发电机，如磁旋转发电机。困难的问题，一个统一的，自洽的统计处理的小型和大型发电机在大磁雷诺数也讨论了整个文本。最后，一个短途旅行是相对较新的，但越来越受欢迎的领域磁场产生弱碰撞等离子体。对该领域未来的前景和挑战进行了简短的讨论，结束了演讲。
2019-08-29 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Dynamo model for the inverse transfer of magnetic energy in a nonhelical decaying magnetohydrodynamic turbulence
当磁流体动力学（MHD）系统中存在螺旋性或转动不稳定性时，会出现磁能的逆级联。这一众所周知的现象被认为是宇宙中大尺度磁场的基础。然而，在一个衰减的MHD系统中，非螺旋磁场能量也向大尺度迁移，这为研究静止天体物理系统中大尺度磁场的起源提供了重要线索。Zeldovich绳发电机模型被认为是磁场放大的基本的和象征性的模型。然而，绳模型假设特定的外力，如浮力或科里奥利力是不合适的衰减湍流系统没有任何外力。因此，我们提出了一个新的发电机模型的基础上的磁感应方程不包括一个强迫源。该模型表明磁场（通量）的膨胀和增长实质上是系统能量的重新分配。磁能量的传递实质上是流体运动与种子磁场相互作用而产生的一系列磁场。我们还讨论了基于标度不变MHD方程的解析定理。
2016-02-15 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.flu-dyn
