Формирование и эволюция крупномасштабных вихревых структур в аккреционных звездных дисках

Zahar Dmitrievich Livenets,Alexey Yurievich Lugovsky

doi:10.20948/prepr-2022-5

Abstract

This paper is devoted to the study of the properties of astrophysical objects, namely, the study of the processes of development of large-scale turbulence in accretion stellar disks. Such activity is motivated by the need to explain the nature of the mechanisms that lead to the redistribution of angular momentum in the disk and the subsequent accretion of matter to the central gravitating body. Thus, the complete three-dimensional modeling of the processes of instability development in an initially stationary disk allows us to draw conclusions about the efficiency of the redistribution of angular momentum by large-scale vortex structures.

Highlights

Данная работа посвящена изучению свойств астрофизических объектов, а именно исследованию процессов развития крупномасштабной турбулентности в аккреционных звездных дисках
This paper is devoted to the study of the properties of astrophysical objects, namely, the study of the processes of development of large-scale turbulence in accretion stellar disks
Such activity is motivated by the need to explain the nature of the mechanisms that lead to the redistribution of angular momentum in the disk and the subsequent accretion of matter to the central gravitating body

Summary

Уравнения газовой динамики

Основной проблемой в рамках изучения аккреционных дисков является вычисление темпа падения вещества на центральный объект. В рамках общепринятого подхода считается, что процесс потери углового момента веществом поддерживается турбулентной вязкостью, которая во много раз больше молекулярной. В первую очередь происходит развитие крупномасштабной турбулентности, которая приводит к потере веществом диска углового момента внутри вихрей. Подобные процессы необходимо исследовать каждый раз для конкретного объекта, так как на них влияют геометрия задачи, присутствие магнитного поля и спектр турбулентности. В таких условиях инерционные члены в уравнении Навье-Стокса значительно больше пропорциональных вязкости слагаемых, что позволяет рассматривать только закон Эйлера при моделировании развития крупномасштабной структуры турбулентности в сдвиговом течении аккреционного диска. Исследуемые процессы рассматриваются в рамках системы уравнений газовой динамики Эйлера, а постановка задачи предполагает работу в цилиндрической системе координат (r, φ, z). Для замыкания системы уравнений используется уравнение состояния идеального газа с показателем γ:. В следующем параграфе будет описан подход численного решения данной системы уравнений

Метод численного интегрирования

Начальные данные аккреционного диска

Проверка устойчивости невозмущенного начального аккреционного диска

Моделирование неустойчивости в сдвиговом течении аккреционного диска

Библиографический список