A numerical model of the VKS experiment
我们提出了数值模拟的磁场所产生的液体钠流由两个反向旋转叶轮（VKS实验）。使用发电机运动学代码在圆柱形的几何形状，它示出了不同的磁模式，可以产生取决于流配置。虽然时间平均的轴对称平均流产生赤道偶极子，我们的模拟表明，无论是偶极或四极对称的轴向场可以通过考虑非轴对称组件的流产生。此外，我们表明，通过打破对称的流动，磁场变得振荡。这导致轴向偶极极性的反转，涉及与四极分量的竞争。
2009-06-20 physics.flu-dyn
Experimental realization of dynamo action: present status and prospects
近几十年来，发电机作用的实验研究取得了很大进展。然而，在卡尔斯鲁厄和里加的发电机实验之后，冯卡门钠（VKS）发电机只是第三个能够在实验室实验中证明流体流动驱动自产生磁场的设施。预计将在液体钠设施DRESDYN（用于DYNamo和热工水力研究的DREsden钠设施）框架内设计的计划中的进动驱动发电机实验将在发电机作用的实验研究方面取得进一步进展。在本文中，我们简要地介绍了VKS发电机的数值模型，证明了在该实验中观察到的轴对称场和用于流驱动叶轮的软铁材料之间的密切关系。我们进一步展示了最近的结果，准备水实验和设计研究有关的进动发电机，并描绘了科学的前景，为最终的设置。
2012-12-18 astro-ph.EP physics.flu-dyn
Electromagnetic induction in non-uniform domains
运动学模拟的感应方程进行了不同的设置适合冯卡门钠（VKS）发电机实验。流动驱动叶轮的材料特性被认为是通过高传导性和高渗透性的磁盘，存在于一个圆柱形的体积充满了导电流体。两个完全不同的数值代码相互验证欧姆衰减和运动发电机问题，使用各种配置和物理参数的定量协议。场的几何形状和增长率强烈修改的磁盘的材料特性，即使高磁导率/高电导率的材料是本地化在一个相当薄的区域。相比之下，外部边界条件的影响仍然很小。利用VKS一样的平均流体流量和高磁导率磁盘产生的最简单的非轴对称场模式的发电机动作的发病的临界磁雷诺数的减少。然而，这种减少不足以在VKS实验中变得相关。此外，Rm_c的减小基本上受流动构型的微小变化的影响，使得结果对于湍流的设置和性质的微小修改不是非常稳健。
2010-04-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Dipole-Quadrupole dynamics during magnetic field reversals
本文研究了湍流发电机实验中磁场反转的形状和动力学。我们报告了VKS实验中磁场的偶极和四极部分的演化，并表明实验结果与最近的反转模型的预测吻合得很好：当偶极反转时，部分磁能被转移到四极，反转开始于偶极的缓慢衰减并且随后是快速恢复，以及偶极子的过冲。在静止发电机和振荡发电机之间的边界处观察到随机反转。
2010-10-22 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Generation of magnetic field by dynamo action in a turbulent flow of liquid sodium
我们报告了在VKS实验中观察到的发电机作用，即，由液体钠的强湍流旋流产生磁场。场的平均和波动部分进行了研究。发电机阈值对应于磁雷诺数Rm \sim 30。平均磁场的顺序为40 G的观察30%以上的阈值在流动的横向边界。对于两个分量，均方根波动大于相应的平均值。的缩放的均方磁场进行比较，以前的预测高雷诺数流量。
2007-01-06 physics.flu-dyn
Towards an experimental von Karman dynamo: numerical studies for an optimized design
本文对有限长圆柱内两反向旋转圆盘间的VonKarman型流动进行了数值研究。使用水模型实验，改变驱动叶轮的配置，流量已被优化。在法国Cadarache进行的新钠实验VKS 2中，已经发现了一种导致平均流发电机作用的解决方案。描述和讨论了优化过程，研究了在流动周围添加固定导电层对阈值、中性模形状和磁能平衡的影响。最后，可能涉及到冯卡门流中的运动发电机行动的过程进行了审查和讨论。在可能的过程中，我们强调的边界层径向速度剪切和欧姆耗散局部化的流动/外壳边界的联合效应。
2005-08-03 physics.flu-dyn
Kinematic simulations of dynamo action with a hybrid boundary-element/finite-volume method
发电机激励的实验实现以及感应方程的理论和数值检验表明了自持发电机边界条件的相关性。在产生域的场的内部，几何约束或变化的材料特性（例如，容器壁的导电性或局部高磁导率材料）也可能起作用。将基于网格的有限体积法与边界元法相结合，在混合FV-BEM方案中提供了局部离散的灵活性，并以相对较低的成本在几乎任意的几何形状中严格处理绝缘磁边界条件。由一个众所周知的规定平均流产生的发电机动作的运动学模拟证明了该方法的可靠性。未来的检查是为了了解的VKS发电机实验的行为，其中现场生产流是由铁质螺旋桨和感应效应的导电性/渗透性的不均匀性可能会提供所需的条件所测量的发电机特性。
2008-03-24 physics.flu-dyn
Numerical study of homogeneous dynamo based on experimental von Karman type flows
对冯卡门型流动的磁感应方程进行了数值研究。这些流动由圆柱形容器中的两个同轴反向旋转螺旋桨产生。这种装置目前用于冯卡门钠（VKS）实验，旨在研究发电机行动在无约束流。的平均速度字段已被测量为不同的配置，并在一个周期性的圆柱形运动发电机代码。根据驱动配置，极向环形流比和边界的电导率，观察到一些流量维持增长的磁场的磁雷诺数访问钠实验。还研究了流动对外部磁场的响应：结果与单螺旋桨情况下的实验结果非常一致，但在双螺旋桨情况下可能不同。
2003-01-15 physics.flu-dyn
A simple mechanism for the reversals of Earth's magnetic field
我们表明，一个模型，最近用来描述所有的动态制度的磁场产生的发电机效应在VKS实验[1]，也提供了一个简单的解释地球的磁场的逆转，尽管两个系统之间的强烈差异。
2009-02-09 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Induction in a von Karman flow driven by ferromagnetic impellers
我们研究了由不同导电率和磁导率的材料制成的叶轮旋转驱动的冯卡门流中的磁流体动力学。镓是工作流体和磁雷诺数的顺序统一实现。我们发现，特定的感应效应时，叶轮的电和磁特性不同于流体。关于VKS发电机的影响进行了讨论。
2009-12-12 physics.flu-dyn
Excitability in the vicinity of a saddle-node bifurcation: a mechanism for reversals
我们提出了一个新的机制振荡或随机反转的磁场发生从一个固定的发电机状态。的基本成分是存在两个近临界发电机本征模式，一个稳定的和不稳定的，碰撞在鞍结分岔。在此分叉之上，产生有限振幅极限环。在分叉附近，即使是少量的湍流波动也足以产生磁场的随机反转。当两个竞争的本征模具有不同的对称性时，这种情况需要产生发电机的流的对称性破缺。这与VKS实验的观察结果非常一致。它还可以解释行星或恒星磁场的动力学，并可用于理解经常在湍流背景下发展的大规模流动的逆转。
2008-10-29 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Magnetohydrodynamic experiments on cosmic magnetic fields
众所周知，宇宙磁场，即行星、恒星和星系的磁场，是由运动的导电流体中的磁流体发电机效应产生的。宇宙磁场通过磁旋转不稳定性（MRI）使吸积盘中的角动量向外输运，在宇宙结构的形成中也起着积极的作用，这一点鲜为人知。在理解这两个过程方面已经取得了相当大的理论和计算进展。除此之外，在过去的十年里，人们在液态金属实验中研究这两种效应方面做出了巨大的努力。1999年，在里加和卡尔斯鲁厄的大型液态钠装置中观测到了磁场自激现象。最近，在法国的“冯卡门钠”（VKS）实验中也获得了自激。在马里兰大学的湍流球形Couette流的背景上发现了一个MRI样模式。磁共振成像作为流体动力学稳定流的第一个不稳定性的证据是在“波茨坦罗森多夫磁不稳定性实验”（PROMISE）中获得的。本文综述了发电机和MRI相关实验的历史，并讨论了未来的工作方向。
2008-10-13 astro-ph physics.flu-dyn
Impact of time-dependent non-axisymmetric velocity perturbations on dynamo action of von-Kármán-like flows
我们已经进行了数值模拟的运动诱导方程，以检查发电机效率的轴对称冯卡门流随时间变化的非轴对称速度扰动。数值模型是基于法国冯卡门钠发电机（VKS）的设置和在西班牙潘普洛纳的纳瓦拉大学进行的模型水实验的流量测量。我们的模拟表明，方位漂移流扰动的相互作用与磁本征模的基本漂移（由不可避免的赤道对称性破坏的基本流）基本上确定发电机状态的时间行为。我们发现两个不同的制度的发电机行动，取决于（规定）漂移频率的（$m=2$）涡状流扰动。对于相对缓慢漂移的涡旋，我们观察到一个狭窄的窗口，增强的增长率和漂移的磁本征模是同步的扰动漂移。当涡旋漂移频率大致等于未扰动系统中磁本征模的漂移频率时，增长率发生共振式增强。在这个小窗口之外，与未扰动的情况相比，场的产生受到阻碍，并且磁本征模的场振幅被调制为涡旋漂移频率的大约两倍。共振制度和调制制度之间的突然过渡被确定为一个频谱异常点，其中两个先前独立的模式的本征值（增长率和频率）和本征函数崩溃。
2012-12-10 astro-ph.GA physics.flu-dyn
Magnetic material in mean-field dynamos driven by small scale helical flows
我们进行运动学模拟的发电机动作驱动的螺旋小尺度流动的导电流体，以推导出平均场的小尺度涡的联合感应作用的性质。我们研究了两种不同的流动模式的风格的G.O.罗伯茨流，但与平均垂直分量和内部装置，模拟的区域与消失流。这些固定装置代表位于各个涡流中心的杆，或提供涡流彼此分离的内部分隔壁。固定装置可由相对磁导率大于可改变发电机行为的磁导率的磁性材料制成。这些调查的动机是广泛未知的强制螺旋流的感应效应，用于液体钠冷却快堆的核心，并从软铁叶轮的关键作用，冯卡门钠（VKS）发电机。对于这两个检查流配置的考虑磁性材料内的流体流导致的临界磁雷诺数的减少高达25%。在可达到的最大渗透率极限内的增长率的发展表明，即使渗透率值更大，也不会进一步显著降低。为了研究由数万个螺旋细胞组成的系统的发电机行为，我们求助于平均场发电机理论（Krause & Rädler 1980），其中小尺度流的作用根据$α$效应和$β$效应被参数化。我们使用所谓的测试场方法计算$α$ -和$β$ -张量的相关元素。我们发现一个合理的协议之间的完全解决模型和相应的平均场模型壁或杆材料在考虑范围$1\leq μ_r \leq 20$。
2014-07-25 physics.flu-dyn
Forward and inverse problems in fundamental and applied magnetohydrodynamics
这篇小评论总结了最近的努力，以解决正问题和逆问题，因为它们发生在不同的分支机构的基本和应用磁流体力学。至于正问题，主要集中在感应过程的数值处理，包括自激磁场在非球形域和/或非均匀材料参数的影响下。作为一个重要的应用开发的数值方案，冯卡门钠（VKS）发电机实验的功能被证明是至关重要的软铁叶轮的存在下。至于逆问题，主要集中在非接触感应流动层析成像（CIFT）的数学背景和一些第一次的实际应用，其中流动诱导的磁场扰动用于重建的速度场。CIFT在钢的连续铸造中用于流场监测的承诺被在低熔点液态金属的试验台上获得的结果所证实。虽然CIFT目前仅限于低磁雷诺数的流动，一些非线性逆发电机理论的选定问题，可能应用于地球和天体物理学，也进行了讨论。
2012-12-14 physics.comp-ph physics.flu-dyn
