亚声速 Bondi-Hoyle 吸积的形态与马赫数依赖性

我们对一个物体（尺寸为 $R_{\rm sink}$，质量为 $m$）以亚声速 $v_{\infty}$ 穿过均匀介质时的吸积率进行了三维计算。该物体被视为完全吸收边界（例如黑洞）。与早期的猜想相反，我们表明当 $R_{\rm sink}\ll R_{A}=2Gm/v^2$ 时，吸积率与 $v_{\infty}$ 无关，仅取决于周围介质的熵、其绝热指数和 $m$。我们的数值模拟使用 Athena++ 和 Arepo 流体动力学求解器通过两种不同的数值方案进行，达到了几乎相同的稳态解。我们发现，吸积体附近流动的等熵压缩产生的压力梯度足以使大部分周围气体悬浮在近流体静力平衡状态，正如球形 Bondi-Hoyle 计算所预测的那样。事实上，稳态流的吸积率与 Bondi-Hoyle 率相匹配，表明在没有激波发生的亚声速运动中为等熵流。我们还发现，吸积阻力可以使用 Safronov 数 $\Theta=R_{A}/R_{\rm sink}$ 进行预测，并且对于足够小的吸积体（$R_{\rm sink}\ll R_{A}$），其远小于动力学摩擦。