天体物理学 > 高能天体物理现象
[提交于 2020年6月17日
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标题: 开普勒 accredtion 盘中存在噪声的流体力学不稳定性:修正的朗道方程
标题: Hydrodynamical instability with noise in the Keplerian accretion discs: Modified Landau equation
摘要: Keplerian吸积盘以及类似的实验室剪切流(例如平面Couette流)中的流体力学不稳定性和湍流起源一直是一个长期未解的谜题。这些流动在理论上是线性稳定的。在这里,我们研究了在存在额外力的情况下这类流动中扰动的发展情况。这种力本质上是随机的,可被视为噪声,可能来源于热涨落(无论多么微小)、布朗棘轮、颗粒-流体相互作用以及天体物理盘中的外流反馈等。我们主要探讨了在科里奥利力和外部力作用下非线性扰动的演化过程,这一过程可以被改写为一个修正的朗道方程。我们证明,在适当的强迫和雷诺数条件下,即使是在线性阶段,原本最不稳定的扰动也会发展到非常大的饱和振幅,从而导致非线性及可能的湍流。因此,强迫实际上使一个原本线性稳定的状态变得不稳定。此外,我们还表明,在存在外力的情况下,非线性扰动会在较短的时间尺度上发散,从而快速过渡到湍流状态。有趣的是,非线性的出现仅取决于外力,而与初始扰动幅度无关,这与基于原始朗道方程的解不同。
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