超越扩散：原行星盘中湍流尘埃传输的广义均场理论
摘要：原生星盘中的湍流在存在时，在传输嵌入气态盘组分中的尘埃颗粒中起着关键作用。在使用粉尘动力学的场描述时，传统上采用扩散方法来模拟这种湍流尘埃传输。然而，已经证明经典的湍流扩散模型并不是完全自洽的。存在一些缺陷，包括扩散量的模棱两可性和角动量的非守恒性。没有显式规定轨道效应。针对这些不一致性，我们提出了一种基于平均场理论的各向同性和均匀湍流尘埃输运的新型拉格朗日湍流尘埃输运模型。我们的模型是基于密度加权平均应用于无压缩流体方程，并使用适当的湍流封闭。我们的模型产生了新的湍流尘埃质量通量的动力学方程，并在特殊限制情况下重新得到现有的湍流传输模型，从而提供了湍流颗粒传输的更一般和自洽的描述。重要的是，我们的模型无条件地确保了全局角动量和线动量的守恒，并隐含地考虑了原生星盘的轨道动力学效应。此外，我们的模型正确描述了小颗粒和大颗粒的垂直沉降-扩散平衡解。因此，本研究提出了一个广义的拉格朗日湍流尘埃输运模型，建立了一个更详细研究原生星盘湍流尘埃输运的全面框架。
作者：Fabian Binkert
论文ID：2306.06103
分类：Earth and Planetary Astrophysics
分类简称：astro-ph.EP
提交时间：2023-08-15