旋转通道中尘埃-气体相互作用的理想化模型

探索代表行星通道中尘埃和气体动力学相互作用的二维模型。两种成分被视为穿透性流体，其中气体被视为布斯涅克流体，而尘埃被视为无压流体。两种流体之间唯一的耦合是运动阻尼。通道中的气体经历横向的温度梯度，同时受到恒定的重力势能的作用。后者仅影响气体组件，而不影响尘埃组件，其被认为在流体中自由漂浮。该通道还考虑在 f 平面上，以便背景涡旋梯度可以导致任何新出现的涡旋结构像 Rossby 波一样漂移。探索了线性理论分析，并为这种安排的扰动 developing 建立了非线性振幅理论。发现尘埃的存在有助于生成和塑造气体中新出现的对流模式和动力学。只要气体状态超过适用于描述阻尼效应的适当黄数，就可以帮助产生和塑造气体中新出现的对流模式和动力学。在线性阶段，尘埃颗粒迅速收集到气体中涡旋最小化的地方，即扰动涡旋为反旋的地方，这与之前的研究一致。非线性理论表明，尘埃浓度在气体中的局部增强会通过修改流体的有效局部黄数来影响新出现的对流卷的活跃程度。还发现，在不考虑 f 平面近似的情况下，动力学会导致尘埃浓度的代数失控。背景涡旋梯度迫使对流卷像 Rossby 波一样漂移，这会导致尘埃浓度增强不会失控。