⚡ Plasma Instability — Kelvin-Helmholtz

O symulacji

Niestabilność Kelvina-Helmholtza (KH) w plazmie powstaje zawsze, gdy dwie namagnetyzowane warstwy plazmy przepływają obok siebie z różnymi prędkościami. Nieciągłość prędkości na ich granicy działa jak warstwa wirowa: dowolne, nawet niewielkie zaburzenie jest wzmacniane przez różnicę ciśnienia Bernoulliego między szybszą a wolniejszą stroną, powodując, że granica zwija się w charakterystyczne wiry „kocie oko”. Liniowe tempo wzrostu wynosi γ = k·ΔV·√(ρ₁ρ₂)/(ρ₁+ρ₂), więc mody o wyższej liczbie falowej (krótszych długościach fali) rosną najszybciej — aż nasycenie nieliniowe i łączenie się wirów przenoszą energię do większych skal.

Ta symulacja modeluje granicę plazmy za pomocą uregularyzowanej warstwy wirowej (równanie Birkhoffa-Rotta z desingularyzacją typu blob). N punktów znacznikowych rozłożonych wzdłuż granicy niesie cyrkulację proporcjonalną do lokalnego skoku prędkości ΔV. Ich położenia ewoluują poprzez zdyskretyzowane jądro Biota-Savarta, całkowane w czasie integratorem Rungego-Kutty. Panel dyspersji poniżej głównego płótna pokazuje teoretyczną krzywą tempa wzrostu γ(k), ze znacznikiem przy aktualnie wybranym modzie. Można kontrolować ścinanie prędkości, stosunek gęstości między dwiema warstwami plazmy oraz początkową liczbę falową zaburzenia k za pomocą suwaków w panelu HUD.