Nonlinear large-scale perturbations of steady thermal convective  dynamo regimes in a plane layer of electrically conducting fluid rotating about the vertical axis

В журнале «Mathematics» (Web of Science Q1, Scopus Q2, Impact Factor: 2.592) издательства MDPI вышла статья «Nonlinear large-scale perturbations of steady thermal convective  dynamo regimes in a plane layer of electrically conducting fluid rotating about the vertical axis». Это совместная работа ученых ИТПЗ РАН и Университета Порто (Потугалия) Simon Ranjith Jeyabalan, Roman Chertovskih, Silvio Gama и Vladislav Zheligovsky.

Мы исследовали тепловую пространственно-периодическую конвекцию во вращающемся плоском слое электропроводной жидкости при возможном присутствии генерируемого магнитного поля. В качестве начальных условий были использованы малые или большие возмущения стационарного магнитогидродинамического (МГД) состояния с квадратными горизонтальными ячейками периодичности, найденного в работе Chertovskih et al., Physica D, 239, 1188-1209 (2010). Его слабонелинейные возмущения при наличии больших пространственных масштабов были рассмотрены в статье Chertovskih & Zheligovsky, Physica D, 313, 99-116 (2015).

Целью данной работы было численное исследование возмущений конвективных гидромагнитных режимов, периоды которых в горизонтальном направлении в 1-4 раза больше, чем у возмущаемого МГД состояния. Найдено, что отношение масштабов 1:4 все еще слишком велико, чтобы возмущения соответствовали наблюдаемому в указанной выше статье асимптотическому поведению. Генерация нелинейного магнитного поля в нелинейном режиме сохраняется только в вытянутых ячейках периодичности, у которых период в одном горизонтальном направлении такой же, как у невозмущенного стационарного МГД состояния, а в дополнительном направлении в 2-4 раза больше. Все рассчитанные аттракторы хаотические, за исключением аттрактора в трехпериодных вытянутых жидких ячейках. В удлиненных удвоенных ячейках периодичности идентифицированы два различных МГД аттрактора, в учетверенных ячейках — только один, в таких ячейках не обнаружено гидродинамических аттракторов с неограниченно затухающим магнитным полем.

Оценки магнитного числа Рейнольдса, а также поведение средней кинетической спиральности течения не различаются для генерирующих аттракторов и негенерирующих аттракторов в тройных вытянутых ячейках периодичности. В «широких» ячейках периодичности, у которых оба периода в горизонтальных направлениях минимум вдвое больше, чем у возмущаемого МГД состояния, характерные пространственные масштабы сокращаются до долей периода исходного состояния, и конвекция становится менее интенсивной, что приводит к прекращению генерации магнитного поля.