超声速等温湍流中核质量分布的数值与半解析研究

我们通过后处理不同分辨率下非自引力等温超声速湍流模拟的数据，研究了湍流强迫对引力不稳定核质量分布的影响。在一组模拟中应用了螺线管强迫，而第二组则使用纯压缩强迫来激发湍流运动。从得到的密度场中，我们通过团块寻找算法计算了引力不稳定核的质量分布。利用质量密度的时间平均概率密度函数，根据解析理论计算了半解析质量分布。我们应用了基于热压力以及热压力和湍流压力之和的Bonnor-Ebert质量的稳定性判据。尽管在应用团块寻找算法时存在不确定性，但我们发现从螺线管强迫和压缩强迫获得的质量分布存在系统性差异。与螺线管强迫相比，压缩强迫在高质量幂律区域产生更浅的斜率。质量分布还取决于由计算盒中质量选择所得到的金斯长度，对于非自引力等温湍流，该长度是自由可缩放的。假设所有核都被数值分辨，并且大多数核相对于强迫长度尺度较小，则发现归一化的核质量分布接近半解析模型。特别是对于高质量尾部，Hennebelle-Chabrier理论表明，由于湍流压力带来的额外支撑是重要的。