薄盘仿真中的自引力：平滑长度修正并推广至双流体
摘要：仿真原行星盘（PPDs）的演化，自重力必须引入一种软化引力势的处方。当盘只由气体组成时，平滑长度与气体尺度高度成正比。另一方面，当包含尘埃组分时，问题就出现了，即平滑长度方法是否仍可用于量化尘埃自重力以及其与气体的重力相互作用。 我们在计算纯气体PPDs的自重力时重新审视了标准平滑长度形式主义中的灰色区域。然后，我们重新考虑了平滑长度方法，并将其推广为当尘埃组分可以被视为一个无压缩流体时的双相方法。 通过分析发展，当平滑长度不被假设为恒定而是一个空间函数时，我们用于近似垂直平均自重力。 我们获得了一个空间变化的平滑长度的解析表达式，它大大提高了自重力计算的准确性。首次将该方法推广至研究PPD中的两种流体相互作用：提出了两个额外的平滑长度以描述孤立的尘埃盘和气尘自重力相互作用。我们验证了我们的方法与标准快速傅里叶变换算法的兼容性，并评估了计算成本。 我们的空间变化平滑长度（i）解决了恒定平滑长度假设固有的矛盾，（ii）准确匹配了3D垂直平均自重力，并且（iii）适用于对PPD的两种流体描述，其中使用了两个额外的平滑长度。这些结果对于实现考虑自重力的真实2D数值模拟是至关重要的，并且对我们深入理解行星形成和I型迁移的重要性也非常重要。
作者：Steven Rendon Restrepo and Pierre Barge
论文ID：2303.16213
分类：Earth and Planetary Astrophysics
分类简称：astro-ph.EP
提交时间：2023-07-12