在非结构移动网格上用超时间步加速的 Braginskii 黏性

我们提出一种在非结构移动网格上高效模拟 Braginskii 黏性的方法。Braginskii 黏性（即相对于磁场方向的动量各向异性输运）被认为对由星系团内介质（ICM）这一弱碰撞等离子体构成的研究至关重要。在此，热与动量的各向异性输运已被证明对 ICM 的稳定性性质有深远影响。我们模拟 Braginskii 黏性的新方法已在移动网格代码 Arepo 中实现。我们给出若干用以测试该实现并阐明在模拟中包含 Braginskii 黏性时所见修正动力学的例子。这些包括（但不限于）快磁声波的阻尼、由 firehose 不稳定性对线偏振 Alfvén 波的阻断，以及 Braginskii 黏性对 Kelvin-Helmholtz 不稳定性的抑制。Braginskii 黏性的显式更新伴随严苛的时间步长约束，其随 $(\Delta x)^2$ 缩放，其中 $\Delta x$ 为网格尺寸。在我们的实现中，这一限制性时间步长约束通过采用二阶精确 Runge-Kutta-Legendre 超时间步得以缓解。我们设想在未来的星系团并合中 Kelvin-Helmholtz 不稳定的冷锋以及中心星系团区域中 AGN 产生的气泡的大规模模拟中包含 Braginskii 黏性。