Cooling and instabilities in colliding flows
Cooling and instabilities in colliding flows
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碰撞流中的冷却和不稳定性
DOI：
10.1093/mnras/stab2577
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发表时间：
2021
影响因子：
4.8
通讯作者：
Hartigan, P M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Markwick, R N;Frank, A;Carroll-Nellenback, J;Liu, B;Blackman, E G;Lebedev, S V;Hartigan, P M
原恒星喷流中发生的碰撞自相互作用会产生强烈的冲击，其结构可能会受到流内辐射冷却的影响。为了研究此类碰撞流，我们使用 AstroBEAR AMR 代码通过幂律冷却函数在一维和三维上进行流体动力学模拟。冷却的特征长度和时间尺度取决于温度，因此可能随着冲击气体冷却而变化。当冷却长度足够且快速地减小时，系统变得不稳定，导致辐射激波不稳定，从而在激波前沿位置产生振荡；这些振荡在一维和三维情况下都可以看到。即使冷却功能满足预期标准，我们的模拟也没有显示热不稳定性的密度聚集特征的证据。在三维情况下，当冷却长度足够小时，非线性薄壳不稳定性 (NTSI) 占主导地位。当流动受到辐射冲击不稳定时，冷却区域大小的振荡允许在较大的冷却长度下发生 NTSI，尽管较大的冷却长度通过增加振荡周期来延迟 NTSI 的发生。
Collisional self-interactions occurring in protostellar jets give rise to strong shocks, the structure of which can be affected by radiative cooling within the flow. To study such colliding flows, we use the AstroBEAR AMR code to conduct hydrodynamic simulations in both one and three dimensions with a power-law cooling function. The characteristic length and time-scales for cooling are temperature dependent and thus may vary as shocked gas cools. When the cooling length decreases sufficiently and rapidly, the system becomes unstable to the radiative shock instability, which produces oscillations in the position of the shock front; these oscillations can be seen in both the one- and three-dimensional cases. Our simulations show no evidence of the density clumping characteristic of a thermal instability, even when the cooling function meets the expected criteria. In the three-dimensional case, the nonlinear thin shell instability (NTSI) is found to dominate when the cooling length is sufficiently small. When the flows are subjected to the radiative shock instability, oscillations in the size of the cooling region allow NTSI to occur at larger cooling lengths, though larger cooling lengths delay the onset of NTSI by increasing the oscillation period.
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