分层原始行星盘中的涡旋：从条形不稳定到涡旋层

大尺度涡旋可能在原始行星盘的演化中发挥关键作用，尤其是在没有磁场涡旋的 dead-zone 区域。 由于盘的垂直结构以及椭圆不稳定，由亚临界条形不稳定形成涡旋的可能性是一个复杂问题。 在二维 盘中，条形不稳定随热传递效率进行研究。 在三维 盘中，我们探讨了径向和垂直分层对涡旋形成与放大的重要性。 通过基于二阶有限体积方法的完全可压缩水动力学代码进行数值模拟，我们采用理想气体定律，在无粘性盘模型中假设热传递方式为松弛或扩散。 在二维情况下，热松弛导致条形不稳定形成大尺度涡旋，但这些涡旋相对于椭圆不稳定而言是不稳定的。 在热扩散存在时，形成空心涡旋并演化为具有湍流核心的涡旋结构。在三维情况下，发现盘的分层在有限层内不稳定，该层可能包括中平面或不包括。 当不稳定层包含中平面时，三维条形不稳定随热松弛首先在不稳定层中发展，如二维情况所示，产生大尺度涡旋。 这些涡旋随后被拉伸至稳定层中，形成延续整个盘垂直高度的长期存活的柱状涡旋结构。 它们也是内部涡旋层的来源，这些涡旋层沿着条形临界层面贯穿整个盘，并在盘的上部区域形成新的涡旋。 在三维盘中，如果不断生产涡旋，涡旋可以存活相当长的时间。