二维磁水动力学 Kelvin-Helmholtz 不稳定：压缩性与大尺度混合效应

我们通过高分辨率二维磁水动力学 (MHD) 模拟重新探讨了发生于单层剪切流配置中且嵌入均匀流向磁场中的 Kelvin-Helmholtz (KH) 不稳定。首先，计算将前述磁化剪切流的研究扩展至更高的压缩性阶段。对于对流声马赫数为 $M_{cs}=0.7$ 的层，其非线性演化的孤立 KH 漏出（billow）在许多方面都与其较不压缩的对应物 (马赫数 $M_{cs}=0.5$) 相似。特别是，在 Alfv\'en 马赫数范围 $4\simless M_A \simless 30$ 内，发现了控制非线性饱和过程的局部放大、最初较弱磁场所主导的破裂阶段。$M_{cs}=0.7$ 与 $M_{cs}=0.5$ 层之间最显著的差异在于观察到更高的密度比和快速磁声冲击线结构。其次，利用自适应网格细化技术，使我们能够对更大的计算域进行参数化探索，包括最多 22 个线性主导模式的波长。发现无论磁场 regime 如何，都存在强烈的大尺度混合过程。该过程通过相邻涡旋之间的持续配对/合并事件进行，直至最终的大尺度涡旋结构达到域尺度。这种配对/合并过程归因于次谐波模式的增长，主要由它们之间的相对相位差所控制。这些网格自适应模拟表明，即使在非常弱的磁场 regime 下 ($M_A \simeq 30$)，大尺度 KH 混合过程也能触发前述在共位置电流-涡旋薄片中识别到的撕裂型重联事件。