密度分层星系团内介质中的湍流衰减

密度分层介质中的湍流演化不同于 Kolmogorov 图像所描述的均匀各向同性湍流。我们通过流体动力学模拟评估了星系团内介质(ICM)中这种效应的程度。我们发现，由 ICM 密度分层引起的浮力效应对湍流能量演化、形态以及密度涨落-湍流马赫数关系引入了定性改变，并可能解释先前宇宙学模拟中发现的 ICM 湍流振幅的径向依赖关系。浮力开辟了动能与势能之间新的能量流动通道。当引力势随时间保持恒定时，该能量流动给能量演化留下振荡，并导致两种能量达到平衡态，二者均渐近为幂律时间演化，其斜率比均匀各向同性湍流的湍流动能更平缓。我们讨论当引力势存在时间变化时，能量演化会比均匀各向同性湍流差异更显著。在形态上，ICM 湍流在密度分层最大的中心区域可呈现层状垂直结构和大型水平涡旋。此外，我们发现由密度分层引起的线性密度涨落-湍流马赫数关系中的系数一般是随位置和时间变化的变量。