Численное моделирование динамики метровых тел в уединенных областях повышенной плотности массивного околозвездного диска

Авторы

  • О.П. Стояновская
  • В.Н. Снытников

Ключевые слова:

самогравитирующий околозвездный диск
формирование структур
уединенные сгущения
Smoothed-Particle Hydrodynamics (SPH)
Particle-in-Cell (PIC)

Аннотация

Формирование планетных систем может происходить через развитие глобальной гравитационной неустойчивости в массивном околозвездном диске. На этом этапе диск представляет собой двухфазную среду из газа и первичных тел, значительная часть которых имеет радиус от 1 до 10 м. В таком околозвездном диске имеется возможность образования крупных уединенных вихрей с повышенной плотностью газа. Показано, что представленная численная модель диска с SPH-методом (Smoothed-Particle Hydrodynamics) для динамики газа и PIC-методом (Particle-in-Cell) для тел позволяет изучать динамику твердой фазы в формирующихся вихревых структурах, включая режимы локального повышения концентрации твердой фазы. Установлено влияние численного разрешения на воспроизводимое время термализации субдиска первичных тел в областях формирования нелинейных структур и коллапсирующего газа. Работа выполнена при поддержке Программ Президиума РАН № 28 (координаторы академик Э.М. Галимов и академик А.Ю. Розанов) и № 21 (координатор академик А.А. Боярчук), Интеграционного проекта СО РАН № 130 (координатор академик Б.Г. Михайленко).

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2013-09-23

Выпуск

Том 14 (2013): Выпуск 3.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Авторы

О.П. Стояновская

Институт катализа имени Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН)
пр. Академика Лаврентьева, 5, 630090, Новосибирск
• научный сотрудник

В.Н. Снытников

Институт катализа имени Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН)
пр. Академика Лаврентьева, 5, 630090, Новосибирск
• научный сотрудник

Библиографические ссылки

  1. Barge P., Jorda L. Instabilities and Structures in Proto-Planetary Disks // EPJ Web of Conferences. 2013. 46
    doi 10.1051/epjconf/20134600001
  2. Barge P., Sommeria J. Did planet formation begin inside persistent gaseous vortices? // Astronomy and Astrophysics. 1995. 295. L1-4.
  3. Barranco J.A., Marcus P.S. Three-dimensional vortices in stratified protoplanetary disks // The Astrophysical Journal. 2005. 623, N 2. 1157-1170.
  4. Bate M.R., Burkert A. Resolution requirements for smoothed particle hydrodynamics calculations with self-gravity // Mon. Not. R. Astron. Soc. 1997. 288. 1060-1072.
  5. Bate M.R., Bonnell I.A., Price N.M. Modelling Accretion in Protobinary Systems // Mon. Not. R. Astron. Soc. 1995. 277. 362-376.
  6. Galvagni M., Hayfield T., Boley A.C., Mayer L., Roscar R.,Saha P. The collapse of protoplanetary clumps formed through disc instability: 3D simulations of the pre-dissociation phase // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2012. 472, N 2. 1725-1740.
  7. Johansen A., Andersen A.C., Brandenburg A. Simulations of dust-trapping vortices in protoplanetary discs // Astronomy and Astrophysics. 2004. 417, N 1. 361-374.
  8. Hubber D.A., Walch S., Whitworth A.P. An improved sink particle algorithm for SPH simulations // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2013. In press (arXiv:1301.4520).
  9. Lodato G., Clarke C. Resolution requirements of smoothed particle hydrodynamics simulations of self-gravitating accretion discs // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2011. 413. 27-35.
  10. Lesur G., Papaloizou J.C. B. On the stability of elliptical vortices in accretion discs // Astronomy and Astrophysics. 2009. 498, N 1. 1-12.
  11. Rice W.K. M, Lodato G., Pringle J.E., Armitage P.J., Bonnell I.A. Planetesimal formation via fragmentation in self-gravitating protoplanetary discs // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2006. 372. 9-13.
  12. Stoyanovskaya O.P., Snytnikov V.N. Clump formation due to the gravitational instability of a multiphase medium in a massive protoplanetary disc // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2013. 428. 2-12.
  13. Stoyanovskaya O.P., Snytnikov V.N. Boulders dynamics and gas flow in self-gravitating high-density areas of massive circumstellar discs // Mon. Not. R. Astron. Soc. submitted.
  14. Youdin A.N., Goodman J. Streaming Instabilities in Protoplanetary Disks // Astrophys. J. 2005. 620. 459-469.
  15. Маркелова Т.В., Снытников В.Н. Моделирование процесса планетообразования в околозвездных дисках // Вычислительные методы и программирование. 2012. 13. 443-451.
  16. Поляченко В.Л., Фридман A.M. Равновесие и устойчивость гравитирующих систем. М.: Наука, 1976.
  17. Стояновская О.П., Снытников В.Н. Особенности SPH-метода решения газодинамических уравнений для моделирования нелинейных волн в двухфазной гравитирующей среде // Математическое моделирование. 2010. 22, № 5. 29-44.
  18. Стояновская О.П., Снытников В.Н. Численное моделирование