土星环中黏性过稳定性的流体动力学模拟

我们进行了轴对称流体动力学模拟，以描述稠密行星环中黏性过稳定性的非线性结果。这些模拟特别适用于卡西尼号对土星A环和B环精细结构的观测，这些结构表现为0.1公里尺度上的周期性微观结构，以及1-10公里尺度上的不规则大尺度结构。非线性波列在所有模拟中占主导地位，我们将其与观测到的周期性微观结构联系起来。这些波在其相位和振幅上可能经历小的混沌涨落，并可能被分布在更长尺度上的更显著的“波缺陷”所打断。然而，尚不清楚这些缺陷是否与卡西尼号观测到的不规则大尺度变化有关。模拟的长期行为受所施加的边界条件支配，更一般地，受我们使用的局部模型（剪切盒）的限制。当施加周期性边界条件时，系统最终稳定在具有可预测波长的均匀行波上，而反射边界和带有缓冲区的边界则维持无序状态。模拟忽略了自引力，但我们将在未来工作中考察其影响。