Сопряжение уравнений динамо средних полей и каскадной модели турбулентности в проблеме галактического динамо
Автор: Степанов Родион Александрович, Фрик Петр Готлобович, Соколов Дмитрий Дмитриевич
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 4 т.1, 2008 года.
Бесплатный доступ
Предложена модель галактического динамо, включающая уравнения индукции крупномасштабного магнитного поля, записанное в приближении альфа-омега динамо, и каскадную модель магнитогидродинамической турбулентности, которая позволяет вычислять коэффициенты турбулентного переноса, входящие в уравнения средних полей. Как модель альфа-омега динамо, так и каскадная модель турбулентности изучены достаточно подробно, но их совместное использование ставит новые вопросы, связанные с корректным описанием взаимодействия крупномасштабных и мелкомасштабных полей. В данной работе сопряжение моделей выполнено исходя из строгого соблюдения всех законов сохранения идеальной магнитной гидродинамики. Даны примеры расчета динамики магнитного поля и показана роль отдельных механизмов взаимодействия крупномасштабного поля и турбулентности.
Короткий адрес: https://sciup.org/14320453
IDR: 14320453
Coupling of mean-field equation and shell model of turbulence in the context of galactic dynamo problem
A model of the galactic dynamo has been proposed. It includes the equation of large-scale magnetic field induction written in terms of alpha-omega dynamo approximation and the shell model of magnetohydrodynamic turbulence, which allows evaluation of the turbulent transfer coefficients entering in the mean field equation. Although both models have been studied extensively, their simultaneous usage poses new questions concerning a correct description of the interaction between large-scale and small-scale fields. In this work coupling of the models has been made with the observance of all laws of conservation of the of the ideal magnetic hydrodynamics. As an example, several numerical simulations of the magnetic field dynamics have been carried out and the role of separate mechanisms of the large-scale field -turbulence interaction has been shown.
Список литературы Сопряжение уравнений динамо средних полей и каскадной модели турбулентности в проблеме галактического динамо
- Фрик П.Г., Соколов Д.Д. Модель многомасштабного МГД-динамо//Астрономический журнал. -2002. -Т. 47, № 6. -С. 511-516.
- Фрик П.Г. Турбулентность: подходы и модели. -Москва-Ижевск: ИКИ, 2003. -292с.
- Frick P., Sokoloff D., Stepanov R. Large-small scales interactions and quenching in 2α -dynamo//Phys. Rev. E. -2006. -V. 74. -P. 066310.
- Рузмайкин А.А., Соколов Д.Д., Шукуров А.М. Магнитные поля галактик. -М.: Наука, 1988. -280с.
- Pouquet, A.; Frisch, U.; Leorat, J. Strong MHD helical turbulence and the nonlinear dynamo effect//Journal of Fluid Mechanic. -1976. -V. 77. -P. 321-354
- Steenbeck M., Krause F., Rädler K.-H. The generation of stellar and planetary magnetic field by turbulent dynamo action//Z. Naturfoschung. -1966. -V. A21. -P. 369.
- Frick P., Sokoloff D. Cascade and dynamo action in a shell model of magnetohydrodynamic turbulence//Phys. Rev. E. -1998. -V. 57. -P. 4155.
- Frisch U., She Z.S., Sulem P.L. Large-scale flow driven by the anisotropic kinetic alpha effect//Physica D. -1987. -V. 28. -P. 382-392.
- Антонов T.Ю., Фрик П.Г., Соколов Д.Д. Долговременная эволюция свободно распадающейся МГД-турбулентности//Доклады РАН. -2001. -T. 377, № 2. -C.170-172.
- Зельдович Я.Б., Рузмайкин А.А., Соколов Д.Д. Магнитны поля в астрофизике. -Москва-Ижевск: ИКИ, 2006. -С. 384.
- Кузнецов В.В. Причина ускорения дрейфа северного магнитного полюса: джерк или инверсия//Геомагнетизм и аэрономия. -2006. -Т. 46, № 2. -C. 280-288.
