相对论喷流的非线性稳定性

通过线性稳定性分析和数值水动力学模拟，研究了带剪切的相对论平面喷流的线性与非线性稳定性。我们的结果扩展了Perucho等人(2004a,b)针对相对论平面喷流的库仑赫姆齐稳定性研究，其中包括在涡旋薄膜近似下加入更一般的扰动。所考察的模型覆盖了广泛的洛伦兹因子(2.5-20)和内部能量(0.08 c²-60 c²)，并根据其长期非线性演化的主要特征分为三类。我们观察到这三组在洛伦兹-马赫数平面上有明确的分离。洛伦兹因子较小且相对论马赫数较小的喷流在饱和后被破坏。洛伦兹因子较大且相对论马赫数较大的喷流最为稳定，由于出现了短波长共振模式，这些模式在喷流核心周围的剪切层中产生局部混合和加热，从而为解决相对论喷流长期稳定性的问题提供了合理的方案。第三组介于两者之间，包括洛伦兹因子和相对论马赫数处于中间值范围的喷流，这些喷流因动能向内部能量高效且持续转换所致的混合过程而被破坏。在长期来看，所有模型都发展出明显的横向结构(剪切/过渡层)，这是由于KH扰动增长的结果，取决于它们所属的类别。分析了这些剪切层的特性及其与原始喷流模型参数之间的关联。