具有垂直磁场的全局吸积盘的 MHD 模拟

(摘要删节) 我们报告了针对 threading 有弱垂直磁场的全局吸积盘的三维 MHD 模拟结果。我们在球坐标系下进行模拟，采用了不同的温度剖面及相应的不同旋转剖面。在空间恒定温度的情况下，由于平衡条件下旋转频率在垂直方向上是恒定的，湍流的一般性质在定量上与局部剪切盒模拟中获得的结果相似。另一方面，在具有径向可变温度剖面的情况下，平衡条件下不可避免的垂直差速旋转除了通常的径向差速旋转外，还会缠绕磁力线。结果是，相干的缠绕磁场对表面区域的麦克斯韦应力产生了贡献。我们在中平面处获得了约 0.1-0.2 的无量纲密度和速度涨落。磁场的方位角功率谱显示出比速度和密度更浅的斜率，约为 $m^0$ 至 $m^{-1}$。我们观测到由与 MHD 湍流相关的坡印廷通量驱动的间歇性和结构化盘风。源自磁张力的坡印廷通量从一个标高以上的区域注入，既流向中平面也流向表面。与此相关，声波从表面区域指向中平面。质量吸积主要发生在表面附近，而中平面附近的气体缓慢向外移动，从而引起大尺度的经向环流。垂直磁场在表面区域也被向内拖曳，而在中平面周围则随机地向外和向内移动。我们还讨论了模拟湍流盘中诱导的螺旋结构对原行星盘的观测意义。