轴对称旋转磁化等离子体的稳定与不稳定超声速滞止

本文描述的海军研究实验室“Mag Noh 问题”是一种自相似磁化内爆流，其包含以恒定速度向外传播的快速 MHD 激波。我们将经典的 Noh (1983) 问题推广以包含方位角与轴向磁场以及旋转。我们的理想 MHD 解族是五参数的，每个解具有其自身的自相似指数、气体 gamma、磁化强度、轴向与方位角场之比以及旋转。虽然经典 Noh 问题必须具有超声速内爆速度以产生激波，我们的解存在一个有趣的三参数特例，其初始速度为零，其中磁张力而非内爆流在 $t=0+$ 产生激波。当我们用有限体积 MHD 代码 Athena 求解初值 MHD 问题时，这些自相似解确实得以实现。我们数值研究了这些解的稳定性，并在参数空间中发现了稳定与不稳定区域。稳定解可用于检验数值代码的精度。不稳定解亦被广泛用于测试代码如何重现线性增长、向湍流的转变以及实际重要的混合效应。现在我们提供了一族不稳定解，具备与磁驱动内爆相关的全部三个要素：会聚流、磁场与激波。