开普勒吸积盘中含噪声的流体力学不稳定性：修正 Landau 方程
高能天体物理现象
2020-07-01 v1 流体动力学
摘要
开普勒吸积盘以及类似实验室剪切流（如平面 Couette 流）中流体力学不稳定性和湍流的起源是一个长期存在的谜题。这些流动是线性稳定的。在此我们探究此类流动在附加力存在下扰动的演化。这样一种力，预期在本质上是随机的因而表现为噪声，可能源于热涨落（无论多小）、布朗棘轮、颗粒-流体相互作用以及天体物理吸积盘中 outflows 的反馈等。我们本质上建立了在 Coriolis 力和外力存在下非线性扰动的演化，即修正 Landau 方程。我们表明，即使在线性区，在合适的强迫和 Reynolds 数下，原本最不稳定的扰动演化到非常大的饱和振幅，导致非线性和可能的湍流。因此，强迫本质上使线性稳定模变为不稳定。我们进一步表明，在力存在下非线性扰动在更短时间尺度上发散，导致向湍流的快速转变。有趣的是，非线性的出现仅依赖于力而不依赖于扰动的初始振幅，这与基于原始 Landau 方程的解不同。
引用
@article{arxiv.2006.10075,
title = {Hydrodynamical instability with noise in the Keplerian accretion discs: Modified Landau equation},
author = {Subham Ghosh and Banibrata Mukhopadhyay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.10075},
year = {2020}
}
备注
20 pages including 20 (19 pdf and 1 png) figures (including 1 in Appendix); Accepted for publication on MNRAS