吸积盘中传播的翘曲和弯曲波的水动力学模拟

我们展示了关于吸积盘中传播翘曲波和弯曲波的研究结果。使用SPH方法进行了三维水动力学模拟，并将结果与翘曲盘的线性理论计算进行了比较。我们主要考虑了无量纲粘滞参数α < H/r（盘纵横比）的物理区域，在此区域中弯曲波预计会传播。我们还给出了α > H/r的计算结果，在此情况下翘曲预计以扩散方式行为。我们在开普勒盘和略微非开普勒盘中研究了小幅扰动，发现SPH结果可以很好地用线性理论拟合。主要结果如下：(1) 当α < H/r时，开普勒盘中的翘曲传播时弥散很小，并以代码粘滞系数的估算值所预期的速率阻尼；(2) 翘曲在α > H/r时以扩散方式演化；(3) 非开普勒盘表现出显著更强的翘曲弥散行为。我们还研究了开普勒盘中初始施加的大振幅非线性翘曲扰动。结果表明非线性翘曲可导致激波的形成，翘曲的演化变得不那么像波而更像扩散特征。这项研究与可能发生在克尔黑洞周围或错位双星系统中的翘曲吸积盘有关。结果表明，即使使用相当有限的粒子数，SPH也能精确模拟翘曲盘的水动力学。