磁化薄吸积盘全局模拟中的湍流

我们利用几何薄吸积盘的全局磁流体动力学模拟，研究由磁转动不稳定性（MRI）驱动的湍流的局域性和详细结构。模型盘的纵横比 $H / R \simeq 0.07$，并使用具有精确通量的高阶Godunov MHD格式进行计算。我们将分析聚焦于系统失去对其初始磁通量状态的直接记忆之后的晚期阶段。盘进入饱和湍流态，其中MRI增长最快的模式被良好分辨，角动量输运效率相对较高 $< < \alpha > > \approx 2.5 \times 10^{-2}$。吸积应力在盘中平面达到峰值，其上下方存在一个中等磁化的冕区，伴有超热磁场斑块。通过分析湍流场的空间和时间相关性，我们发现磁能和动能的空間结构具有中等程度的局域性（沿主轴的相关长度分别为 $2.5H$ 和 $1.5H$），并且总体上与均匀不可压缩湍流的预期一致。相反，密度场则表现出更长的相关长度和更长的相关时间，我们将这些结果归因于螺旋密度波在流动中的重要性。与先前的结果一致，我们表明平均局域应力与局域垂直通量显示出明确的相关性，并且这种关系在全局发电机循环的部分时段内显然是因果性的（即通量激发应力）。我们认为，观测到的通量-应力关系支持了这样的发电机模型：其中冕区磁场的结构在决定薄盘吸积动力学中起着核心作用。