Выпуски

 / 

2017

 / 

Август

  

Физика наших дней


Модель модифицированной магнитной гидродинамики с учётом волновой турбулентности в приложениях к астрофизике

, ,
Институт астрономии РАН, ул. Пятницкая 48, Москва, 119017, Российская Федерация

Моделирование астрофизических течений в рамках классической магнитной гидродинамики нередко наталкивается на значительные затруднения, связанные с большими значениями альвеновской скорости (вплоть до релятивистских). Такие ситуации могут возникать в задачах моделирования магнитосфер планет и звёзд, аккреционных течений в полярах, промежуточных полярах и вблизи нейтронных звёзд. В условиях сильного магнитного поля в плазме может развиваться турбулентность волнового типа. Она может оказывать существенное влияние, приводя к изменению энергетического баланса и сил, определяющих динамику плазмы. Получена замкнутая система уравнений модифицированной магнитной гидродинамики с учётом волновой турбулентности для большого диапазона величин магнитного поля и турбулентной энергии. Течение описывается как сумма усреднённого течения и возмущений, вызванных волновыми пульсациями. В качестве возмущений рассматриваются альвеновские волны со скоростями вплоть до релятивистских значений. Найдены выражения для величины объёмной силы, вязкости и диссипативного нагрева, вызванных турбулентностью. Выполнен анализ уравнений для некоторых предельных случаев. Показано, что предлагаемый подход можно использовать для моделирования широкого класса течений астрофизической плазмы.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
Ключевые слова: магнитная гидродинамика, турбулентность, альвеновские волны, тесные двойные звёзды
PACS: 52.30.Cv, 52.35.Bj, 52.35.Ra, 52.65.Kj, 95.30.Qd, 94.05.Lk, 97.80.Gm (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2017.01.038063
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2017/8/c/
Цитата: Курбатов Е П, Жилкин А Г, Бисикало Д В "Модель модифицированной магнитной гидродинамики с учётом волновой турбулентности в приложениях к астрофизике" УФН 187 857–878 (2017)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 15 ноября 2016, доработана: 20 января 2017, 25 января 2017

English citation: Kurbatov E P, Zhilkin A G, Bisikalo D V “Modified magnetohydrodynamics model including wave turbulence: astrophysical applicationsPhys. Usp. 60 798–817 (2017); DOI: 10.3367/UFNe.2017.01.038063

Список литературы (43) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (4) Похожие статьи (8)

  1. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Электродинамика сплошных сред (М.: Физматлит, 2003); Пер. на англ. яз., Landau L D, Lifshitz E M Electrodynamics of Continuous Media (New York: Pergamon Press, 1984)
  2. Франк-Каменецкий Д А Лекции по физике плазмы (М.: Атомиздат, 1968)
  3. Chen F Introduction to Plasma Physics (New York: Springer, 1995); Пер. на русск. яз., Чен Ф Введение в физику плазмы (М.: Мир, 1987)
  4. Баранов В Б, Краснобаев К В Гидродинамическая теория космической плазмы (М.: Наука, 1977)
  5. Priest E R Solar Magneto-Hydrodynamics (Dordrecht: D. Reidel Publ. Co., 1982); Пер. на русск. яз., Прист Э Р Солнечная магнитогидродинамика (М.: Мир, 1985)
  6. Липунов В М Астрофизика нейтронных звезд (М.: Наука, 1987); Пер. на англ. яз., Lipunov V M Astrophysics of Neutron Stars (Heidelberg: Springer, 1992)
  7. Priest E R, Hood A W (Eds) Advances in Solar System Magnetohydrodynamics (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1991); Пер. на русск. яз., Прист Э, Худ А (Ред.) Космическая магнитная гидродинамика (М: Мир, 1995)
  8. Campbell C G Magnetohydrodynamics in Binary Stars (Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1997)
  9. Бескин В С Осесимметричные стационарные течения в астрофизике (М.: Физматлит, 2005); Пер. на англ. яз., Beskin V S MHD Flows in Compact Astrophysical Objects (Heidelberg: Springer, 2010)
  10. Warner B Cataclysmic Variable Stars (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2003)
  11. Langer S H, Chanmugam C, Shaviv G Astrophys. J. 258 289 (1982)
  12. Frank J, King A R, Raine D J Accretion Power in Astrophysics 3rd ed. (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2002)
  13. Бисикало Д В, Жилкин А Г, Боярчук А А Газодинамика тесных двойных звезд (М.: Физматлит, 2013)
  14. Галеев А А Физика космоса. Маленькая энциклопедия (Под ред. Р А Сюняева) 2-е изд. (М.: Советская энциклопедия, 1986) с. 367
  15. Potter D Computational Physics (London: J. Wiley, 1973); Пер. на русск. яз., Поттер Д Вычислительные методы в физике (М.: Мир, 1975)
  16. Куликовский А Г, Погорелов Н В, Семенов А Ю Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений (М.: Физматлит, 2001); Пер. на англ. яз., Kulikovskii A G, Pogorelov N V, Semenov A Yu Mathematical Aspects of Numerical Solution of Hyperbolic Systems (Boca Raton, Fla.: Chapman and Hall. CRC, 2000)
  17. Boris J P "A physically motivated solution of the Alfvén problem" NRL Memorandum Report 2167 (Washington, DC: Naval Research Laboratory, 1970)
  18. Gombosi T I et al. J. Comput. Phys. 177 176 (2002)
  19. Tóth G et al. J. Geophys. Res. 116 A07211 (2011)
  20. Захаров В Е Журн. приклад. мех. тех. физ. (1) 14 (1965); Zakharov V E J. Appl. Mech. Tech. Phys. 6 10 (1965)
  21. Захаров В Е Журн. приклад. мех. тех. физ. (4) 35 (1965); Zakharov V E J. Appl. Mech. Tech. Phys. 6 22 (1965)
  22. Ирошников П С Астрон. журн. 40 742 (1963); Iroshnikov P S Sov. Astron. 7 566 (1964)
  23. Kraichnan R H Phys. Fluids 85 575 (1965)
  24. Galtier S et al. J. Plasma Phys. 63 447 (2000)
  25. Кузнецов Е А ЖЭТФ 120 1213 (2001); Kuznetsov E A JETP 93 1052 (2001)
  26. Chandran B D G Phys. Rev. Lett. 95 265004 (2005)
  27. Жилкин А Г, Бисикало Д В Астрон. журн. 87 913 (2010); Zhilkin A G, Bisikalo D V Astron. Rep. 54 840 (2010)
  28. Жилкин А Г, Бисикало Д В, Боярчук А А УФН 182 121 (2012); Zhilkin A G, Bisikalo D V, Boyarchuk A A Phys. Usp. 55 115 (2012)
  29. Zhilkin A G, Bisikalo D V, Ustyugov V A AIP Conf. Proc. 1551 22 (2013)
  30. Жилкин А Г, Бисикало Д В, Масон П А Астрон. журн. 89 291 (2012); Zhilkin A G, Bisikalo D V, Mason P A Astron. Rep. 56 257 (2012)
  31. Бисикало Д В и др. Астрон. журн. 90 366 (2013); Bisikalo D V et al. Astron. Rep. 57 327 (2013)
  32. Фатеева А М, Жилкин А Г, Бисикало Д В Астрон. журн. 92 977 (2015); Fateeva A M, Zhilkin A G, Bisikalo D V Astron. Rep. 60 87 (2015)
  33. Исакова П Б, Жилкин А Г, Бисикало Д В Астрон. журн. 92 720 (2015); Isakova P B, Zhilkin A G, Bisikalo D V Astron. Rep. 59 843 (2015)
  34. Исакова П Б и др. Астрон. журн. 93 474 (2016); Isakova P B et al. Astron. Rep. 60 498 (2016)
  35. Sridhar S, Goldreich P Astrophys. J. 432 612 (1994)
  36. Goldreich P, Sridhar S Astrophys. J. 438 763 (1995)
  37. Bruno R, Carbone V Living Rev. Solar Phys. 10 2 (2013)
  38. Canuto V M Astrophys. J. 482 827 (1997)
  39. Чернышов А А, Карельский К В, Петросян А С УФН 184 457 (2014); Chernyshov A A, Karelsky K V, Petrosyan A S Phys. Usp. 57 421 (2014)
  40. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Гидродинамика (М.: Физматлит, 2003); Пер. на англ. яз., Landau L D, Lifshitz E M Fluid Mechanics (Oxford: Pergamon Press, 1987)
  41. Okamoto I Astron. Astrophys. 211 476 (1989)
  42. Гершман Б Н, Ерухимов Л М, Яшин Ю Я Волновые явления в ионосфере и космической плазме (М.: Наука, 1984)
  43. Брагинский С И ЖЭТФ 37 1417 (1959); Braginskii S I Sov. Phys. JETP 10 1005 (1960)

© Успехи физических наук, 1918–2019
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение