压缩驱动星际湍流的数值模拟：I. 等温气体
天体物理学
2009-11-13 v1
摘要
我们使用静态网格和自适应网格细化（有效分辨率N=768^3）对主要由大尺度压缩力驱动的超声速等温湍流进行了数值模拟。在激波主导的瞬态阶段之后，湍流演化为均方根马赫数约为2.5的稳态，其中过密气体的云状结构被高度稀薄气体包围。在激波主导阶段，湍流能量谱函数指数β=2.0。当流场接近统计平衡时，谱变平缓，β=1.9。对于均方根速度脉动的标度指数，我们从二阶速度结构函数得到γ=0.43。这些结果完全在分子云速度色散观测标度性质的范围内。计算p=1,...,5阶结构函数时，我们发现所有标度指数均显著偏离Boldyrev提出的Kolmogorov-Burgers模型。我们的结果很好地由具有更高间歇性程度的广义对数泊松模型描述，这意味着强迫对标度性质有影响。与先前等温湍流的数值结果相反，我们得到了质量密度涨落的偏斜概率密度函数，该函数不符合对数正态统计，并且密度峰值中的质量分数显著高于Padoan-Nordlund关系（密度涨落方差与马赫数之间的关系）所隐含的值。总之，似乎有必要考虑星际介质中湍流的产生机制。
引用
@article{arxiv.0809.1321,
title = {Numerical simulations of compressively driven interstellar turbulence: I. Isothermal gas},
author = {Wolfram Schmidt and Christoph Federrath and Markus Hupp and Sebastian Kern and Jens C. Niemeyer},
journal= {arXiv preprint arXiv:0809.1321},
year = {2009}
}
备注
20 pages, 18 figures, submitted to A&A