Анализ акустических волновых явлений в радиационной магнитной гидродинамике

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Рассматривается распространение линейных акустических возмущений в бесконечной, однородной, серой излучающей плазме, первоначально находящейся в механическом и радиационном равновесии. Выведено точное управляющее уравнение радиационной акустики в излучающем сером газе с учетом влияния поперечного магнитного поля. Радиационная магнитогидродинамика (МГД) описывается тремя уравнениями гидродинамики и двумя уравнениями момента излучения при широком использовании формализма радиационной термодинамики. С целью более достоверного описания эволюции радиационных магнитно-акустических волн возмущения с рассеянием и затуханием в эти уравнения введены условия радиационно-тепловой диссипации, сила радиационного сопротивления, а также магнитная сила и джоулево тепло. При этом используется приближение Эддингтона, которое позволяет исследовать моды радиационных магнитно-гидродинамических волн в двух асимптотических случаях – оптически тонкого и толстого газа. Выведенное в работе точное управляющее уравнение позволило при использовании эвристического Whitham метода получить набор приближенных управляющих уравнений низшего порядка, каждое из которых является частью достоверного приближения к точному уравнению в определенной области независимой временной переменной. Относительно простая форма подобных уравнений позволила без формального решения полной задачи исследовать физические процессы, происходящие в каждой радиационной магнитно-акустической волне.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. В. Колесниченко

Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН

Author for correspondence.
Email: kolesn@keldysh.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Бисноватый-Коган Г.С., Блинников С.И. Распространение волн в средах с высоким давлением излучения. I. Уравнения и случай однородной среды // Астрофизика. 1978. Т. 14. С. 563–577.
  2. Колесниченко А.В. Простые волны и малоамплитудные возмущения в радиационной газодинамике // Препр. ИПМ им. М.В. Келдыша. 2023. № 48. 36 с.
  3. Куликовский А.Г., Свешникова Е.И. Нелинейные волны в упругих средах. М.: Изд-во Московский лицей, 1998. 412 с.
  4. Курант Р., Фридрихс К. Сверхзвуковое течение и ударные волны. М.: Изд-во Ин. Лит., 1950. 426 с.
  5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 733 с.
  6. Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны. M.: Изд-во Мир, 1977. 624 с.
  7. Agol E., Krolik J. Photon damping of waves in accretion disks // Astrophys. J. 1998. V. 507. № 1. P. 304–315.
  8. Balsara D.S. An analysis of the hyperbolic nature of the equations of radiation hydrodynamics // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1999. V. 61. № 5. P. 617–527.
  9. Balsara D.S. The eigen structure of the equations of radiation magnetohydrodynamics // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1998. V. 61. P. 637–646.
  10. Buchler J.R. Radiation hydrodynamics in the fluid frame // J. Quant. Spectrosc. and Radiat.Transfer. 1979. V. 22. P. 293–300.
  11. Cogley A.C., Vincenti W.G. Application to radiative acoustics of Whitham’s method for the analysis of non-equilibrium wave phenomena // J. Fluid. Mech. 1969. V. 39. P. 641–666.
  12. Cox J.P., Giuli R.T. Principles of Stellar Structure. New York: Gordon & Breach, 1968. 804 p.
  13. Glatzel W. On the origin of strange modes and the mechanism of related instabilities // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 1994. V. 271. P. 66–74.
  14. Hsieh S.-H., Spiegel E.A. The equations of photohydrodynamiсs // Astrophys. J. 1976. V. 207. P. 244–252.
  15. Jiang Y.-F., Stone J.M., Davi S.W. A Godunov method for multidimensional radiation magnetohydrodynamics based on a variable Eddington tensor // Astrophys. J. Suppl. Ser. 2012. V. 199. id. 14 (1–29).
  16. Johnson B.M., Richard I. Klein R.I. Numerical tests and properties of waves in radiating fluids // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2010. V. 111. P. 723–741.
  17. Kaneko N., Habe A., Ôno Y. Linear waves in a radiating and scattering grey medium. III. The effect of a non-transverse magnetic field // Astrophys. and Space Sci. 1977. V. 50. P. 451–460.
  18. Kaneko N., Morita K., Maekawa M. The comoving-frame equation of radiative transfer in a curvilinear coordinate system // Astrophys. and Space Sci. 1984. V. 107. P. 333–346.
  19. Kaneko N., Morita K., Satoh T., Hayasaki K. Small-amplitude disturbances in a radiating and scattering grey medium II. Solutions of given real wave number k // Astrophys. and Space Sci. 2005. V. 299. P. 263–306.
  20. Kato S., Fukue J. Fundamentals of Astrophysical Fluid Dynamics Hydrodynamics: Magnetohydrodynamics, and Radiation Hydrodynamics. Singapore: Springer, 2020. 625 p.
  21. Lick W.J. The propagation of small disturbances in a radiating gas // J. Fluid Mech. 1964 V. 18. P. 274–284.
  22. Long H.R., Vincenti W.G. Radiation-driven acoustic waves in a confined gas // Phys. Fluids. 1967. V. 10. P. 1365–1386.
  23. Lowrie R.B., More J.E. Issues with high-resolution Godunov methods for radiation hydrodynamics // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2001. V. 69. P. 475–489.
  24. Mihalas D., Mihalas B.W. On the propagation of acoustic waves in a radiating fluid // Astrophys. J. 1983. V. 273. P. 355–362.
  25. Mihalas D., Mihalas B.W. Foundations of Radiation Hydrodynamics. New York: Oxford Univ. Press, 1999. 731 p.
  26. Moore F.K. Effect of radiative transfer on a sound wave travelling in a gas having γ near one // Phys. Fluids. 1966. V. 9. P. 70–80.
  27. Simmons K.H., Mihalas D.A. Linearized analysis of the modified P1/3 equations // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2000. V. 66. P. 263–269.
  28. Vincenti W., Baldwin B. Effect of thermal radiation on the propagation of plane acoustic waves // J. Fluid Mech. 1962. V. 12. P. 449–477.
  29. Whitham G.B. Some comments on wave propagation and shock wave structure with application to magnetohydrodynamics // Comm. Pure Appl. Math. 1959. V. 12. P. 113–158.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».