Численное моделирование неустойчивости в оболочке остатка сверхновой, расширяющегося в слабо неоднородной межзвездной среде
Автор: Королев Виталий Владимирович, Еремин Михаил Анатольевич, Коваленко Илья Геннадьевич, Занкович Андрей Михайлович
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Моделирование, информатика и управление
Статья в выпуске: 3 т.23, 2020 года.
Бесплатный доступ
Астрономические наблюдения показывают, что остатки сверхновых, даже с близкой к сферической формой, обычно имеют разномасштабные искажения в виде ряби или вытянутых волокон газа. Например, в остатке 0509-67.5, на ударной волне которого отчетливо видно волнистое возмущение с 15 изгибами. В качестве одного из возможных механизмов генерации таких структур рассматривается глобальная неустойчивость течения. В работе [26] в рамках линейного анализа было показано, что эта неустойчивость имеет резонансный характер, то есть возмущения определенной длины волны растут быстрее, а потому рябь в оболочке остатка проявится преимущественно в определенном диапазоне масштабов. В данной работе мы представляем результаты численного моделирования нелинейной стадии этой неустойчивости, вызванной малыми возмущениями во внешней среде в зависимости от их масштабов и интенсивности. В частности, показано, что внешние возмущения вызывают турбулизацию течения за фронтом ударной и формирование внутри оболочек радиально вытянутых филаментов с вихревой структурой,количество которых определяется номером гармоники возмущения .
Межзвездная среда, остатки сверхновых, неустойчивости, турбулентность, численное моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/149131522
IDR: 149131522 | DOI: 10.15688/mpcm.jvolsu.2020.3.3
Список литературы Численное моделирование неустойчивости в оболочке остатка сверхновой, расширяющегося в слабо неоднородной межзвездной среде
- Еремин, M. A. AstroChemHydro: параллельный код для моделирования химико-динамической эволюции межзвездной среды / M. A. Еремин, Е. О. Васильев, В. Н. Любимов // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. — 2012. — Т. 16, вып. 42, № 3 (48). — C. 99-107.
- Ковеня, В. М. Метод расщепления в задачах газовой динамики / В. М. Ковеня, Н. Н. Яненко. — Новосибирск : Наука. Сиб. отд-ние, 1981. — 304 с.
- Колган, В. П. Применение принципа минимальных значений производной к построению конечноразностных схем для расчета разрывных решений газовой динамики / В. П. Колган // Ученые записки ЦАГИ. — 1972. — Т. 3, № 6. — C. 68-77.
- Марчук, Г. И. Методы расщепления / Г. И. Марчук. — М. : Наука, 1988. — 263 с.
- Седов, Л. И. Движение воздуха при сильном взрыве / Л. И. Седов // ДАН СССР. — 1946. — Т. 52, вып. 42, № 1. — C. 17-20.
- Andreopoulos, Y. Shock wave-turbulence interactions / Y. Andreopoulos, J. H Agui, G. Briassulis // Annu. Rev. Fluid Mech. — 2000. — Vol. 32. — P. 309-345.
- Balsara, D. The evolution of adiabatic supernova remnants in a turbulent magnetized medium / D. Balsara, R. A. Benjamin, D. P. Cox // The Astrophys. J. — 2001. — Vol. 563. — P. 800-805.
- Donzis, D. A. Amplification factors in shock-turbulence interactions: effect of shock thickness / D. A. Donzis // Phys. Fluids. — 2012. — Vol. 24, iss. 1. — Article ID: 011705. — DOI: 10.1063/1.3676449.
- Direct numerical simulation of the interaction between a shock wave and various types of isotropic turbulence / S. Jamme, J. B. Cazalbou, F. Torres, P. Chassaing // Flow Turbul. Combust. — 2002. — Vol. 68. — P. 227-268.
- Goodman, J. Convective instability of hollow Sedov-Taylor blast waves / J. Goodman // The Astrophys. J. — 1990. — Vol. 358. — P. 214-228.
- Kushnir, D. The Stability of Decelerating Shocks Revisited / D. Kushnir, E. Waxman, D. Shvarts // The Astrophys. J. — 2005. — Vol. 634. — P. 407-418.
- Lee, S. Interaction of isotropic turbulence with shock waves: effect of shock strength / S. Lee, S. K. Lele, P. Moin // J. Fluid Mech. — 1997. — Vol. 340. — P. 225-247.
- Patnaude, D. J. An Isolated, Recently Shocked ISM Cloud in the Cygnus Loop Supernova Remnant / D. J. Patnaude, R. A. Fesen, J. C. Raymond // The Astron. J. — 2002. — Vol. 124. — P. 2118-2134.
- Raymond, J. C. Clouds and Instabilities in Supernova Remnant Structure: Interstellar Turbulence and Rippled Shocks / J. C. Raymond // RMxAC. — 2003. — Vol. 15. — P. 258-262.
- Raymond, J. C. The Preshock Gas of SN 1006 from Hubble Space Telescope Advanced Camera for Surveys Observations / J. C. Raymond, K. E. Korreck, Q. C. Sedlacek // The Astrophys. J. — 2007. — Vol. 659. — P. 1257-1264.
- Ryu, D. The growth of linear perturbations of adiabatic shock waves / D. Ryu, E. Vishniac // The Astrophys. J. — 1987. — Vol. 313. — P. 820-841.
- Ryu, D. A linear stability analysis for wind-driven bubbles / D. Ryu, E. Vishniac // The Astrophys. J. — 1988. — Vol. 331. — P. 350-358.
- Ryu, D. The dynamic instability of adiabatic blast waves / D. Ryu, E. Vishniac // The Astrophys. J. — 1991. — Vol. 368. — P. 411-425.
- Toro, E. Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics / E. Toro. — Berlin : Springer, 1999. — 624 p.
- Van Leer, B. Towards the Ultimate Conservative Difference Scheme III. Upstream-Centered Finite Difference Schemes for Ideal Compressible Flow / B. Van Leer // J. Comput. Phys. — 1977. — Vol. 23. — P. 263-275.
- Van Leer, B. Towards the Ultimate Conservative Difference Scheme IV. New Approach to Numerical Convection / B. Van Leer // J. Comput. Phys. — 1977. — Vol. 23. — P. 276-299.
- Vishniac, E. On the stability of decelerating shocks / E. Vishniac, D. Ryu // The Astrophys. J. - 1989. - Vol. 337. - P. 917-926.
- Warren, J. S. Raising the Dead: Clues to Type Ia Supernova Physics from the Remnant 0509-67.5 / J. S. Warren, J. P. Hughes // The Astrophys. J. - 2004. - Vol. 608. - P. 261-273.
- Winkler, P. F. The First Reported Infrared Emission from the SN 1006 Remnant / P. F. Winkler, B. J. Williams, W. P. Blair // The Astrophys. J. - 2013. - Vol. 764. -P. 156-165.
- Wouchuk, J. G. Analytical linear theory of planar shock wave with isotropic turbulent flow field / J. G. Wouchuk, C. Huete Ruiz de Lira, A. L. Velikovich // PhRvE. - 2009. -Vol. 79. - P. 066318.
- Zankovich, A. M. Resonant Amplification of Turbulence by the Blast Waves / A. M. Zankovich, I. G. Kovalenko // The Astrophys. J. - 2015. - Vol. 800. - P. 28-38.
