【摘 要】
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Dynamo理论是描述天体磁场被其内部的旋转导电流体诱导放大并维持的理论,它是迄今为止最为人们所广泛接受的用以解释地球磁场产生的理论。在其被提出的近百年来,虽然大部分的问题都已经被解决,但是人们依然还未完全理解dynamo理论的详细机理。在此背景下,本文采用谱方法对dynamo理论中一种具有fast dynamo性质的典型模型ABC dynamo进行了数值模拟。在验证了可靠性后,对流动在完全对称情
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Dynamo理论是描述天体磁场被其内部的旋转导电流体诱导放大并维持的理论,它是迄今为止最为人们所广泛接受的用以解释地球磁场产生的理论。在其被提出的近百年来,虽然大部分的问题都已经被解决,但是人们依然还未完全理解dynamo理论的详细机理。在此背景下,本文采用谱方法对dynamo理论中一种具有fast dynamo性质的典型模型ABC dynamo进行了数值模拟。在验证了可靠性后,对流动在完全对称情况下的磁场能量演化进行了分析。发现了能量的振荡是磁场翻转所导致。并且通过磁场结构演化的分析对翻转的过程进行了解释,同时引出了磁场主轴的概念。之后在对临界情况下磁场演化的分析中发现磁场的主轴消失,翻转的模式发生了改变。在流场分析中,本文通过有限时间李雅普诺夫指数(简称FTLE)引入了流场中拉格朗日拟序结构(简称LCSs)的概念,并进一步提出了流场的骨架结构。通过分析发现这类结构与磁场的能量分布和演化有着重要的关系。在完全对称的模型中,磁场结构与骨架结构有着严格的几何关系。虽然随着参数变化这种几何关系也会发生改变,但是磁场能量的分布却依然与流场中的驻点以及LCS有着密切的联系。
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