部分等离子体中的瑞利-泰勒不稳定性：非线性阶段中的 ambipolar 扩散效应
星系天体物理
2026-03-12 v1
摘要
目标。我们旨在确定离子-中性耦合和 ambipolar 扩散如何影响在天体物理条件下 RT 不稳定性的线性和非线性增长，并识别离子-中性耦合强度在何种情况下与经典单流体图景发生显著偏离的方法。方法。我们使用 MPI AMRVAC 代码进行高分辨率双流体数值模拟，涵盖各种扰动波长、耦合强度，从无耦合到强耦合，穿过中间或 ambipolar 扩散主导的 regime，以及各种磁场配置。重新审视了线性理论，使用具有不同离子-中性耦合强度的物理一致公式，并与模拟结果进行了验证。我们利用基于形态的诊断工具来分析不稳定性的物理，比较相当的非线性阶段的模拟，并辅以谱、力和能量预算分析。结果。在线性阶段，理论增长率在从单流体极限到中间双流体耦合的广泛波长范围内得到恢复。在非线性阶段，ambipolar 扩散修改了经典的二次增长，引入了耦合依赖的演化。对于多波长扰动，非线性动力学变得强烈尺度依赖：中间耦合在水动力配置中增强了碎片化，而磁化情况下表现出非单调的界面重组，具有最平滑形貌的配置出现在中间耦合。谱和能量诊断表明，这些行为与离子-中性漂移和磁应力在非线性演化中相对贡献的变化相关联。
引用
@article{arxiv.2603.10566,
title = {The Rayleigh Taylor instability in partially ionized plasmas: ambipolar diffusion effects in the non linear phase},
author = {E. Callies and Z. Meliani and A. Marcowith and V. Guillet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.10566},
year = {2026}
}