相对论射流中Rayleigh-Taylor和Richtmyer-Meshkov不稳定性的二维数值研究

相对论对Richtmyer-Meshkov不稳定性的影响

Relativistic effects on the Richtmyer-Meshkov instability

对Richtmyer-Meshkov（RM）不稳定性的相对论效应的理论和数值分析揭示了新的和潜在的非常有用的效果。我们发现，与非相对论的情况下，RM不稳定性的增长率强烈依赖于状态方程的流体，打开的可能性推断状态方程的RM不稳定性的实验观察。与非相对论的情况相反，我们还发现，在流体速度的临界值以上，由于洛伦兹因子，不稳定性的增长率反直觉地降低，并且在超相对论极限中消失，因为粒子的速度接近光速。这两种效应可能证明对前沿应用非常有用，例如研究夸克-胶子物质的状态方程和设计快速点火惯性约束聚变（ICF）方案。我们进行了线性稳定性分析，以表征不稳定性，为任意状态方程，并实施数值模拟，研究在非线性制度的不稳定性，使用状态方程的理想气体。此外，基于数值结果，我们提出了一个一般的表达式，表征的长期演变的不稳定性。

High order numerical simulations of the Richtmyer Meshkov instability in a relativistic fluid

We study the Richtmyer--Meshkov (RM) instability of a relativistic perfect fluid by means of high order numerical simulations with adaptive mesh refinement (AMR). The numerical scheme adopts a finite volume Weighted Essentially Non-Oscillatory (WENO) reconstruction to increase accuracy in space, a local space-time discontinuous Galerkin predictor method to obtain high order of accuracy in time and a high order one-step time update scheme together with a "cell-by-cell" space-time AMR strategy with time-accurate local time stepping. In this way, third order accurate (both in space and in time) n…

相对论喷流的传播，茧的形成和由此产生的不稳定

Propagation, cocoon formation, and resultant destabilization of relativistic jets

茧状物是由喷射头处的冲击加热产生的传播喷射的副产品。在此，考虑同时茧形成，我们研究了相对论射流通过均匀环境介质传播的稳定性。利用一个简单的分析论证，证明了当完全相对论性喷流径向振荡时，由于射流与茧之间的压力失配，射流的有效惯性大于茧的有效惯性，而与射流的发射条件无关。在这种情况下，预计振荡诱导的瑞利-泰勒不稳定性的起始条件在射流界面处得到满足，从而导致相对论性喷流在其传播期间的不稳定。我们已经定量地验证和证实了我们先前的预期，在三维相对论流体动力学模拟。讨论了可能出现的Richtmyer-Meshkov不稳定性、振荡诱导的离心不稳定性和Kelvin-Helmholtz不稳定性。

相对论Shock Waves背后MHD Turbulence的三维模拟及其对伽玛暴的意义

Three-Dimensional Simulations of MHD Turbulence Behind Relativistic Shock Waves and Their Implications for GRBs

相对论天体物理现象，如伽马射线暴（GRB）和活动星系核，往往需要长寿命的强磁场。在这里，我们报告的三维特殊相对论磁流体动力学（MHD）模拟探索放大和衰减的宏观湍流发电机激发所谓的里希特迈尔-梅什科夫不稳定性（RMI;瑞利-泰勒型不稳定性）。这种不稳定性是激波与周围密度波动相互作用的必然结果。我们发现，在几个涡流周转时间的磁能指数增长，然后，随着动能湍流的衰减，衰减的时间幂律指数为-0.7。磁能分数可以达到$epsilon_B \sim$ 0.1，但取决于初始磁场强度。我们发现，磁能增长至少两个数量级相比，立即后面的冲击的磁能。这种最小程度的放大并不取决于初始密度波动的幅度，而生长时间尺度和最大磁能取决于密度的不均匀程度。从Kolmogorov级联到MHD临界平衡级联的转变发生在初始不均匀性尺度的$\sim$ 1/10处，这限制了最大同步极化小于2%。新的结果包括避免与RMI湍流的电子冷却，湍流光球模型通过RMI，和浅衰减的早期余辉从RMI。我们还对具有相对论速度弥散的自由衰减湍流进行了模拟。我们发现，相对论湍流开始衰减的速度远远超过一个涡周转时间，因为快速的冲击耗散，这不支持Narayan和Kumar的相对论湍流模型。

二维和三维中碰撞恒星和脉冲星风的轨道演化;维度、EoS、分辨率和网格尺寸的影响

Orbital evolution of colliding star and pulsar winds in 2D and 3D; effects of: dimensionality, EoS, resolution, and grid size

双星中一颗大质量恒星和一颗非吸积脉冲星的激波所形成的结构会受到轨道和非线性动力学起源的周期性和随机变化的影响。第一次，我们模拟了三维各向同性恒星和相对论脉冲星风的相互作用，沿着1个完整的轨道，尺度远远超过了二进制的大小。我们还研究了网格分辨率和大小的影响，以及不同的EOO：一个伽马常数的理想气体，和一个理想气体与伽马依赖于温度。我们进行了，与代码PLUTO，相对论HD模拟在2和3 D的相互作用的慢风和相对论风与伽玛=2沿1个完整的轨道高达~100 x的二进制大小。不同的2-D模拟进行了相同的和更大的网格分辨率和大小，其中一个是用一个更现实的状态方程，比在3 D。三维模拟证实了以前二维模拟的结果.在三维中，激波流的不稳定性增长更快，这增强了激波、混合和大尺度扰动的存在。在2D中，更高分辨率的模拟证实了更低分辨率的结果，更大网格尺寸的模拟强化了冲击风结构失去全局一致性的情况，并且使用2种不同EoO的模拟产生了非常相似的结果。除了KHI，我们发现，Richtmyer-Meshkov和RTI很可能是共同作用的冲击流的演变。三维模拟证实，恒星风和脉冲星风的相互作用产生了非线性演化和强烈纠缠的结构。这种演变伴随着强烈的动能耗散、流向和速度的快速变化以及湍流运动。结果加强的情况下，大尺度上的冲击结构的全球一致性的损失，虽然更高的脉冲星风速模拟是必要的。

FR0喷流与再准直诱导的不稳定性

FR0 jets and recollimation-induced instabilities

本文用PLUTO模拟低功率相对论性喷流，发现再准直激波与Richtmyer–Meshkov不稳定性共同引发混合夹带和快速减速，可解释FR0喷流的秒差距尺度致密特征。

Interface instabilities in hydrodynamic relativistic jets

Both the dynamics and the observational properties of relativistic jets are determined by their interaction with the ambient medium. A crucial role is played by the contact discontinuity at the jet boundary, which in the presence of jet collimation may become subject to Rayleigh-Taylor instability (RTI) and Richtmyer-Meshkov instability (RMI). Here, we study the evolution of these instabilities in non-magnetized relativistic jets using special relativistic three-dimensional hydrodynamic simulations. We show that the growth of initial perturbations is consistent with relativistic RTI operating …