控制可压缩模式：体粘性与湍流发电机

许多多原子天体物理等离子体是可压缩的，且处于化学和热非平衡状态，通过分子组成的内部自由度在等离子体中引入体粘性，直接影响可压缩模式 $\mathbf{v}_{\parallel}(\mathbf{k})$ 的衰减。这对于星际介质中的小尺度湍流发电机过程尤为重要，已知该过程对压缩效应敏感。为了控制 $\mathbf{v}_{\parallel}(\mathbf{k})$ 的粘性特性，我们进行了附加体粘性 $\nu_{\rm bulk}$ 的跨声速粘性电阻发电机模拟，推导了新的 $\nu_{\rm bulk}$ Reynolds 数 $\rm{Re}_{\rm bulk}$ 和粘性 Prandtl 数 $\rm{P}\nu \equiv \rm{Re}_{\rm bulk} / \rm{Re}_{\rm shear}$，其中 $\rm{Re}_{\rm shear}$ 为剪切粘性 Reynolds 数。我们推导了一个通过 $\nabla\otimes\mathbf{v}$ 的正交张量分解将 $E_{\rm mag}$ 增长率分解为不可压缩和可压缩项的框架，其中 $\mathbf{v}$ 为流体速度。我们发现 $\mathbf{v}_{\parallel}(\mathbf{k})$ 起着生长和衰减 $E_{\rm mag}$ 的双重作用，并且即使在可压缩发电机中，磁力线拉伸也是生长的主要驱动因素。在缺乏 $\nu_{\rm bulk}$（$\rm{P}\nu \to \infty$）的情况下，$\mathbf{v}_{\parallel}(\mathbf{k})$ 在小尺度上堆积，产生谱瓶颈，该现象在 $\rm{P}\nu \approx 1$ 时消失。（节选）。我们强调进一步理解 $\nu_{\rm bulk}$ 在可压缩天体物理等离子体中作用的重要性，我们估计其在冷星际介质（ISM）中可能与剪切粘性一样强，并强调不含体粘性的可压缩直接数值模拟具有未解析的可压缩模式耗散尺度。