星系风中分形云团的动力学与存活研究

近期观测表明，致密气体云即便在炽热的星系风中也能存活。此处我们表明，纳入具有不同统计特性的湍流密度对风扫过云团的演化有显著影响。我们研究对数正态密度场的初始标准差如何影响嵌入超音速风中的准等温云团的动力学。我们在三维和二维流体动力学模拟中比较了均匀云、分形螺线管式云和分形压缩式云模型。我们发现云团瓦解和致密气体夹带的过程是云团初始密度分布的函数。分形云比均匀云加速更快、混合更甚且更早瓦解。在分形云样本中，压缩式云保留高密度核，因此它们更紧凑、加速较小且速度弥散低于其螺线管式对应体。压缩式云也更不易发生开尔文-亥姆霍兹和瑞利-泰勒不稳定性，因此比螺线管式云存活更久。通过比较瓦解时刻的云团性质，我们发现均匀云中的致密气体夹带比任一种分形云都更有效，且螺线管式模型中比压缩式模型中更有效。相反，向风中的质量加载在压缩式云模型中比均匀或螺线管式模型更高效。总体而言，宽密度分布导致夹带效率低，但促进质量加载并有利于极致密气体在炽热星系风中的存活。