湍流原行星盘中的经向环流

基于黏滞盘理论，近期多项研究提出原行星盘中存在大尺度经向环流。这种流动可以解释距离太阳远处存在结晶硅酸盐，包括富钙铝包裹体(CAIs)。本文旨在检验湍流原行星盘中是否存在此类大尺度流动。我们使用高分辨率全球流体动力学和磁流体动力学(MHD)数值模拟来推断湍流原行星盘中流动的性质。通过使用显式黏滞进行流体动力学模拟，我们证明数值设置不存在任何数值伪影。上述经向环流在黏滞层流盘中很容易恢复并迅速建立。在MHD模拟中，磁旋转不稳定性驱动盘中的湍流。在长时间尺度上对湍流涨落进行平均后，结果未能显示任何大尺度经向环流。对模拟的详细分析表明，这种经向环流的缺失是由于湍流应力张量的垂直剖面与黏滞应力张量不同。我们提供了一个简单模型，成功解释了盘主体中的流动结构。除这些结果外，模拟还提示了与标准垂直平均α盘模型可能存在的偏差，这应成为未来工作的重点。完全电离湍流原行星盘的全球MHD数值模拟与大尺度经向环流的存在不一致。因此，距离中心星远处存在结晶硅酸盐无法用基于黏滞盘理论的最新模型所提出的这一过程来解释。