边界层中声波模式引起的角动量输运 I：流体动力学理论与模拟

吸积盘边界层中的角动量输运性质一直是吸积盘理论的核心且长期存在的问题。在本工作中，我们证明了由边界层中的超音速剪切激发的声波，是盘与吸积天体界面处质量、动量和能量输运的有效机制。我们发展了边界层中声波模式角动量输运的理论，并利用等温状态方程的三维流体动力学模拟支持了我们的发现。我们的第一个主要结果是识别出边界层中的三种全局模式类型。我们推导了每种模式的色散关系，这些关系能精确捕捉模拟中观测到的模式速度，误差在百分之几以内。其次，我们表明边界层中的角动量输运本质上是非局域的，是由角动量从边界层向恒星和盘辐射所驱动的。这种通过波进行角动量输运的图像（波在耗散并将角动量和能量重新分配给盘和恒星之前可以传播很远的距离），与通过湍流应力进行局域输运的传统概念不相容。我们的结果对描述边界层光谱辐射的半解析模型具有重要意义。