湍流辐射混合层的普遍结构
星系天体物理
2025-11-18 v2 流体动力学
摘要
湍流辐射混合层（TRML）是其中剪切驱动的湍流在稠密气体与稀薄气体之间产生快速冷却的中间温度气体，广泛存在于星际介质和星系周介质中。采用准稳态 Reynolds 分解，我们分离均匀成分与湍流成分。在准等压 TRML 中，上游气体在动量完全混合之前冷却并压缩，导致产生负剪切应力（R_{xz}）和正压缩应力（R_{zz}），二者共同维持热力学能从高温气体向低温气体的稳态辐射转换。TRML 中发展出显著的热压梯度，辐射损失由焓流散度和（次要）湍流热流散度（Q_t）抵消。体积平均温度随 tanh 函数变化，导致普适的辐射强度分布，与模拟结果一致。与先前的说法相反，强冷却极限下冷却率面积密度饱和且独立于盒子大小，确立了 TRML 的普遍结构。
关键词
引用
@article{arxiv.2509.03802,
title = {Universal Structure of Turbulent Radiative Mixing Layers},
author = {Prateek Sharma and Arnav Kumar and Dipayan Datta and Arif Babul and Rishita Das and Konduri Aditya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.03802},
year = {2025}
}
备注
6 pages, 4 figures; submitted for publication; Supplemental Material is included in TeX Source files (a copy is at https://indianinstituteofscience-my.sharepoint.com/:b:/g/personal/prateek_iisc_ac_in/EefvCuV4tHFEuCnIZXveR5sBfqif8KLHcBTUD7eN28Forg?e=9kRCPN)