可压缩二维湍流：级联反转及对外加磁场的敏感性
流体动力学
2023-02-23 v2 太阳与恒星天体物理
混沌动力学
摘要
我们研究可压缩性对二维湍流流场（例如模拟天体物理盘的流场）的影响。我们证明级联方向随马赫数 Ma 增大发生连续转变，从 Ma 为零时的逆级联，到 Ma 为无穷时的正级联。因此，在 Ma 为量级一时，相当数量的能量从泵浦尺度流向大尺度和小尺度，与先前数据一致。对于大 Ma 的超声速湍流，级联为正级联，如同三维情形，这导致多重分形密度场。对于导电流体的可压缩流，施加外部磁场可调控流场，即使在小马赫数下也可能产生很大变化。因此 Zeldovich 反发电机定理（依该定理在 Ma 为零时稳态下磁场为零）必须谨慎使用。真实流场具有有限 Ma，且无论其多小，对于穿过盘的大磁通量，磁场会显著改变流场，或完全重组它。对于与天体物理盘相关的大 Ma，磁场能量相比基于平均场的估计被大幅增强。我们提议使用二维 Burgers 湍流（其三维对应物被用于宇宙大尺度结构研究）作为超声速薄吸积盘的模型。
引用
@article{arxiv.2206.10367,
title = {Compressible two-dimensional turbulence: cascade reversal and sensitivity to imposed magnetic field},
author = {Itzhak Fouxon and Alexei G. Kritsuk and Michael Mond},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.10367},
year = {2023}
}
备注
17 pages, revised