Численное моделирование термической турбулентности в оптически толстых облаках межзвездной среды
Автор: Королев Виталий Владимирович, Еремин Михаил Анатольевич, Жукова Елена Владимировна, Коваленко Илья Геннадьевич, Занкович Андрей Михайлович
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Физика и астрономия
Статья в выпуске: 4 т.22, 2019 года.
Бесплатный доступ
В работе представлены результаты численного моделирования развивающейся в протозвездном облаке конвективной неустойчивости в рамках двухмерной самосогласованной оптико-гидродинамической модели турбулентного газопылевого облака, учитывающей движение среды под действием собственной гравитации и радиационного давления. Показано, что при характерных для наблюдаемых диффузных облаков межзвездной среды параметрах облако переходит в конвективно неустойчивое состояние с инверсным распределением концентрации и температуры. Конвекция возникает в этом инверсном слое в виде маломасштабных вихрей. Со временем размеры вихрей достигают ~ (0,05 - 0,1) , а течение приобретает турбулентный характер по всей толще облака. Развивающаяся в облаке турбулентность является трансзвуковой со скоростями ~ 600 м/с и числами Маха до 1,2, однако сверхзвуковые области занимают малую часть объема облака.
Межзвездная среда, диффузные облака, перенос излучения, турбулентность, конвекция
Короткий адрес: https://sciup.org/149129874
IDR: 149129874 | DOI: 10.15688/mpcm.jvolsu.2019.4.6
Список литературы Численное моделирование термической турбулентности в оптически толстых облаках межзвездной среды
- Ван де Хюлст, Г. Рассеяние света малыми частицами / Г. Ван де Хюлст. - М.: Изд-во иностр. лит., 1961. - 536 c.
- Гидростатическая модель самогравитирующего оптически плотного межзвездного облака / Е. В. Жукова, А. М. Занкович, И. Г. Коваленко, К. М. Фирсов // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. - 2012. - № 1 (16). - C. 57-73.
- Гидродинамическая модель самогравитирующего оптически толстого газопылевого облака / Е. В. Жукова, А. М. Занкович, И. Г. Коваленко, К. М. Фирсов // Астрофизический бюллетень. - 2015. - Т. 70, вып. 42, № 4. - C. 502-503.
- 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.
- Калиткин, Н. Н. Численные методы / Н. Н. Калиткин. - CПб.: БХВ-Петербург, 2011. - 592 c.
- Ковеня, В. М. Метод расщепления в задачах газовой динамики / В. М. Ковеня, Н. Н. Яненко. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1981. - 304 c.
- 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 c.
- Bianchi, S. Intergalactic medium metal enrichment through dust sputtering / S. Bianchi, A. Ferrara // Astrophys. J. - 205. - Vol. 358. - P. 379-396.
- Blowing in the wind: The dust wave around sigma Ori AB / B. Ochsendorf, N. Cox, S. Krijt, F. Salgado, O. Berne, J. Bernard, L. Kaper, A. Tielens // Astronom. & Astrophys. - 2014. - Vol. 563. - P. A65-A80.
- Briegleb, B. A Delta-Eddington Multiple Scattering Parameterization for Solar Radiation in the Sea Ice Component of the Community Climate System Model / B. Briegleb, B. Light. - Boulder, Colorado: National Center for Atmospheric Research, 2007. - 100 p.
- Elmegreen, B. Interstellar Turbulence I: Observations and Processes / B. Elmegreen, J. Scalo // Annual Review of Astronomy & Astrophysics. - 2004. - Vol. 1, iss. 42. - P. 211-273.
- Extinction Properties of Dust Grains: A New Computational Technique / B. Michel, T. Henning, R. Stognienko, F. Rouleau // Astrophys. J. - 1996. - Vol. 468. - P. 834-841.
- Ferrara, A. Can galactic HI be radiatively supported? / A. Ferrara // Astrophys. J. - 1993. - Vol. 407. - P. 157-162.
- Heofner, S. Dust formation in winds of long-period variables. III. Dynamical models and confirmation of a dust-induced k-mechanism / S. Heofner, M. Feuchtinger, E. Dorfi // Astronom. & Astrophys. - 1995. - Vol. 297. - P. 815-827.
- Kreuger, D. Two-fluid models for stationary dust-driven winds. I. Momentum and energy balance / D. Kreuger, A. Gauger, E. Sedlmayr // Astronom. & Astrophys. - 1994. - Vol. 290. - P. 573-589.
- Kreuger, D. Two-fluid models for stationary dust-driven winds. II. The grain size distribution in consideration of drift / D. Kreuger, E. Sedlmayr // Astronom. & Astrophys. - 1997. - Vol. 321. - P. 557-567.
- Leer, B. van. 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.
- Leer, B. van. Towards the Ultimate Conservative Difference Scheme IV. New Approach to Numerical Convection / B. van Leer // J. Comput. Phys. - 1977. - Vol. 23. - P. 276-299.
- Mastrodemos, S. On the stability of the dust-gas coupling in winds from late-type stars / S. Mastrodemos, M. Morris, J. Castor // Astrophys. J. - 1996. - Vol. 468. - P. 851-860.
- Murray, N. The disruption of giant molecular clouds by radiation pressure and the efficiency of star formation in galaxies / N. Murray, E. Quataert, T. Thompson // Astrophys. J. - 2010. - Vol. 709. - P. 191-209.
- Radiation pressure-driven dust waves inside bursting interstellar bubbles / B. Ochsendorf, S. Verdolini, N. Cox, O. Berne, L. Kaper, A. Tielens // Astronom. & Astrophys. - 2014. - Vol. 566. - P. A75-83.
- Simis, Y. Origin of quasi-periodic shells in dust forming AGB wind / Y. Simis, V. Icke, C. Dominik // Astronom. & Astrophys. - 2001. - Vol. 371. - P. 205-221.
- Simulations of dust clouds in the atmospheres of substellar objects. Theory toddles after observations / B. Freytag, F. Allard, H.-G. Ludwig, D. Homeier, M. Steffen // Memorie della Societa Astronomica Italiana. - 2009. - Vol. 80. - P. 670-673.
- Snow, T. Diffuse Atomic and Molecular Clouds / T. Snow, B. McCall // Annual Review of Astronomy & Astrophysics. - 2006. - Vol. 44, iss. 1. - P. 367-414.
- Sorrell, W. Spherical cocoon models for the flat infrablue spectrum of the T Tauri phenomenon / W. Sorrell // Monthly Notices Roy. Astronom. Soc. - 334. - Vol. 705-712. - P. 2002-2003.
- Toro, E. Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics / E. Toro. - Berlin: Springer, 1999. - 624 p.
- Woitke, P. 2D models for dust-driven AGB star winds / P. Woitke // Astronom. & Astrophys. - 2006. - Vol. 452. - P. 537-549.
