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受迫线性剪切旋转流:旋转库埃特-泊肃叶流及其稳定性与天体物理意义

流体动力学 2021-12-01 v1 高能天体物理现象

摘要

我们探究了强迫作用对线性剪切流或平面库埃特流的影响,后者也是开普勒吸积盘极小区域内的背景流。我们表明,根据所考虑系统适用的强迫强度和边界条件,背景平面剪切流(进而吸积盘速度剖面)会修正为抛物型流,即平面泊肃叶流或库埃特-泊肃叶流(取决于参考系)。在旋转存在时,平面泊肃叶流在更小的雷诺数下于纯垂直以及三维扰动下变得不稳定。因此,虽然旋转稳定了平面库埃特流,但同样的旋转更快地使平面泊肃叶流和受迫局部吸积盘失稳。在不同因素下,当剪切箱中局部线性剪切流因额外力的存在变为泊肃叶流时,即便在开普勒旋转下流动也会失稳,从而湍流将在此涌现。这有助于解决流体力学吸积盘与实验室平面库埃特流中亚临界向湍流转捩这一长期难题。

关键词

引用

@article{arxiv.2107.04012,
  title  = {Forced linear shear flows with rotation: rotating Couette-Poiseuille flow, its stability and astrophysical implications},
  author = {Subham Ghosh and Banibrata Mukhopadhyay},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2107.04012},
  year   = {2021}
}

备注

21 pages including 28 figures and 1 table; accepted for publication in The Astrophysical Journal (ApJ)