MHDSSP: Self-sustaining processes and edge states in magnetohydrodynamic flows subject to rotation and shear
MHDSSP:受到旋转和剪切作用的磁流体动力流中的自持过程和边缘状态
基本信息
- 批准号:EP/Y029194/1
- 负责人:
- 金额:$ 23.84万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Fellowship
- 财政年份:2024
- 资助国家:英国
- 起止时间:2024 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The project aims at investigating self-sustaining processes (SSPs) in astrophysical discs, using concepts and techniques developed in fluid mechanics to understand laminar-turbulent transition (LTT). The importance of SSPs in LTT of wall-bounded flows has long been recognised. These processes typically consist of an array of rolls that drive streamwise streaks, which destabilise and feed back on the rolls. Such processes are closely related to those encountered in dynamo problems of magnetohydrodynamic (MHD) flows, where a poloidal magnetic field generates a toroidal magnetic field, which is unstable to the magnetorotational instability (MRI), and thus capable of re-generating the poloidal field. In contrast to the hydrodynamic case, little is known about the corresponding process in MHD. Specifically, key questions such as (1) the character of the feedback from the MRI-modes to the poloidal field under the influence of rotation, and (2) the nature of the self-sustaining states are unsolved. Meanwhile, there is a long-standing debate within astrophysics regarding (3) the effects of finite-size domains in numerical simulations on dynamo processes like the one outlined above. The project contains six work packages and seeks to address these open questions through a combination of both analytical and numerical methods. First, an asymptotic theory for SSPs in MHD will be derived that enables self-sustaining states at large Reynolds numbers to be predicted. Then, this theory will be validated and compared against numerically computed self-sustaining states on the verge between laminarity and turbulence. Finally, the influence of the domain size on such states will be studied. The proposed research is not only expected to significantly advance our understanding of the issues (1)-(3) and bring new knowledge to the onset of dynamos in rotating shear flows, but also serve to introduce recent ideas from the dynamical systems theory to the MHD and the astrophysics community.
该项目旨在研究天体物理圆盘中的自我维持过程(SSP),使用流体力学中开发的概念和技术来理解层流-湍流过渡(LTT)。在有壁流动的LTT中,SSP的重要性早已被认识到。这些过程通常由驱动流向条纹的辊阵列组成,所述流向条纹使辊不稳定并反馈到辊上。这种过程与磁流体动力学(MHD)流的发电机问题中遇到的过程密切相关,其中极向磁场产生环形磁场,该环形磁场对磁旋转不稳定性(MRI)是不稳定的,因此能够重新产生极向场。与流体动力学的情况相反,对MHD中的相应过程知之甚少。具体地说,关键问题,如(1)的字符的反馈从MRI模式的极向场的影响下的旋转,(2)的性质的自我维持状态是没有解决的。与此同时,天体物理学内部长期存在着关于(3)数值模拟中有限尺寸区域对发电机过程(如上文所述)的影响的争论。该项目包含六个工作包,力求通过分析和数字方法相结合来解决这些悬而未决的问题。首先,在MHD中的SSP的渐近理论将被导出,使自持状态在大雷诺数被预测。然后,这个理论将被验证,并与数值计算的自维持状态之间的层流和湍流的边缘。最后,将研究畴大小对这种状态的影响。这项研究不仅将大大推进我们对问题(1)-(3)的理解,并为旋转剪切流中发电机的出现带来新的知识,而且还将把动力系统理论的最新思想引入MHD和天体物理学界。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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