风 - 云相互作用中的细丝形成 II：具有湍流密度、速度和磁场的云

我们提出了一组数值实验，旨在系统研究湍流和磁场如何影响风 - 云相互作用中产生的细丝的形态、能量学和动力学。我们涵盖了超音速风撞击具有湍流密度、速度和磁场的云的三维磁流体动力学系统。我们发现对数正态密度分布有助于激波在云中的传播，增加了其速度弥散，并产生了具有扩展横截面、高度磁化结和子细丝的细丝。在自洽的湍流情景中，细丝与初始云的磁能密度之比约为 1。高斯速度场的影响受限于湍流马赫数：超音速速度触发云的快速膨胀；亚音速速度仅产生轻微影响。湍流磁场的作用取决于其张力，类似于辐射损失的效果：磁场越强或气体状态方程越软，风 - 细丝界面处的磁屏蔽越强，对 Kelvin-Helmholtz 不稳定性的抑制也越强。总体而言，我们表明包含湍流和磁场对于理解多相风中的冷气体夹带至关重要。虽然云的多孔性和超音速湍流增强了云的加速，但磁屏蔽保护它们免受烧蚀并导致 Rayleigh-Taylor 驱动的子细丝化。在湍流模型中，被风扫过的云达到的距离约为其核心半径的 15-20 倍，并在一个云粉碎时间内获得约为风速 0.3-0.4 的整体速度，这是非湍流模型中的三倍。在所有模拟中，湍流磁能与动能密度之比渐近趋于~0.1-0.4，且所有相关动力学性质的收敛需要每个云半径至少 64 个网格单元。