三维盘中的非正压线性 Rossby 波不稳定性
地球与行星天体物理
2015-06-11 v2
摘要
具有局部径向结构的天体物理盘，例如包含死区或由于盘 - 行星相互作用而产生间隙的原行星盘，可能会受到导致涡旋形成的非轴对称 Rossby 波不稳定性 (RWI) 的影响。线性不稳定性最近已在三维 (3D) 正压盘中得到证实。本研究的目的是将 3D 线性问题推广以包含能量方程，从而考虑三维中的斜压性。我们提出了针对径向结构化、垂直分层、几何薄且在两个方向上具有非均匀熵分布的盘的线性稳定性计算结果。考虑了多方平衡态，但假设为绝热扰动。未受扰动的盘具有局部径向密度凸起，使其易受 RWI 影响。线性化流体方程作为偏微分方程特征值问题进行数值求解。重点在于方法实现的简便性。研究发现，当多方指数固定而绝热指数增加时，非均匀熵对 RWI 增长率的影响可忽略不计，但压力增强附近的压力和密度扰动幅度会随远离中平面而增加。相关的子午流也与均熵计算结果在定性上发生了变化。在非均熵线性解以及初始等温盘经绝热演化的 RWI 非线性全局流体动力学模拟中，均识别出了子午涡旋运动。数值结果表明浮力在 Rossby 涡旋的内部流动中起着重要作用。
引用
@article{arxiv.1209.0470,
title = {Non-barotropic linear Rossby wave instability in three-dimensional disks},
author = {Min-Kai Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1209.0470},
year = {2015}
}
备注
16 pages, accepted by ApJ, substantial re-writes for improved clarity, extended results analysis