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在地球外核磁流体发电机数值模拟研究中,与地轴进动相关的庞加莱力通常视其影响极小而在求解发电机方程组中将其忽略,但实际上地轴进动的周期相对地球磁场的倒转周期来说仍是一个值得考虑的项。基于地球发电机数值模拟基准模型,通过引入周期为25 960 a的地轴进动速度,比较分析不同埃克曼数和瑞利数参数组合模型中地轴进动对发电机数值模型的作用。结果表明,地轴进动使得球壳磁流体的动能及磁能波动稳定在一个较原始模型更小的范围内,但增大球壳磁流体的环向动能10%~20%以上,这导致磁场西向漂移速率明显加快;通过比较各模型间的核-幔边界磁场强度和磁雷诺数,发现地轴进动项的引入使得磁流体的能量更倾向于向动能转换;通过比较核-幔边界的偶极性,发现地轴进动项的引入会降低磁流体发电机数值模型的偶极性,但对于所选的原始模型,偶极性的减小程度还不足以使其成为非类地发电机模型。通过数值模拟研究,发现地轴进动项的加入很可能会导致埃克曼数量级较小的类地发电机模型变为多极子主导的发电机模型,因此,在更为准确的磁流体发电机数值模拟研究中,必须考虑地轴进动项。 相似文献
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本文以两种绝缘内核的发电机为基准,设置内核电导率与外核相同,选择了以固定速度超速旋转和在外核驱动下发生旋转的两种内核旋转模式,比较分析不同模型间的能量差异、磁场强度、磁雷诺数、磁极翻转频率和四个类地发电机参数.结果表明:对于弱偶极子发电机模型,有限导电内核的引入会对其偶极子强度的相对变化量造成较大影响,最高达103.00%;由外核驱动旋转的有限导电内核模型对于本文其他目标研究量所带来的影响比较小,均小于5%;而固定旋转速度的有限导电内核的模型对磁极翻转频率、赤道对称性和纬向性均存在较明显影响,最大变化量达124.62%.综合本文所选用的发电机模型的特征和数值分析结果,可以发现虽然由外核驱动旋转的有限导电内核模型其转速不可控且存在较大波动,但各物理量变化量与实际内核与外核的能量比更为接近,因此可以推断其驱动机制较自驱动模式更为合理可靠. 相似文献
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