Анализ численных алгоритмов расчета быстрого обмена импульсом между газом и пылью при моделировании околозвездных дисков

Анализ численных алгоритмов расчета быстрого обмена импульсом между газом и пылью при моделировании околозвездных дисков Научная публикация

Журнал

Astronomy Reports
ISSN: 1063-7729

Вых. Данные

Год: 2018, Том: 95, Номер: 07, Страницы: 487-500 Страниц : 14 DOI: 10.1134/s0004629918060063

Авторы

Стояновская О.П. ^1,2 , Воробьев Э.И. ^3,4 , Снытников В.Н. ^1,2

Организации

1	1Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
2	Boreskov Institute of Catalysis SB RAS
3	Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южный федеральный университет»
4	University of Vienna

В работе тестируются подходы, которые используются в современных численных моделях для расчета динамики пыли и газа в околозвездных дисках. Газ и пыль рассматриваются как взаимопроникающие сплошные среды, которые обмениваются импульсом. Для таких дисков характерна жесткая связь между газом и пылевой фазой, при которой время релаксации скорости пыли много меньше характерного динамического времени задачи. Это предъявляет высокие требования к методам расчета динамики пыли. В качестве базового алгоритма решения газодинамических уравнений используется сеточный кусочно-параболический метод. Для случая, когда пыль монодисперсна, приведены численные решения, полученные с использованием разных методов расчета обмена импульсом. Численные решения получены для задач о распаде произвольного разрыва и о распространении акустических осцилляций в газопылевой среде. Выполнено сравнение исследуемых методов с точки зрения их возможности моделировать среды: (а) с произвольным (коротким и длинным) временем скоростной релаксации пыли; (б) с произвольным содержанием пыли относительного газа (массовая доля пыли в газе варьируется от 0.01 до 1). Выделен метод расчета обмена импульсом бесконечного порядка аппроксимации по времени, который позволяет удовлетворить условиям (а) и (б) при минимальных вычислительных затратах. Кроме того, предложен метод первого порядка аппроксимации, показавший на тестовых задачах аналогичные результаты. Показано, что предложенный метод первого порядка для монодисперсной пыли может быть распространен на режим, когда пыль полидисперсна, то есть представлена несколькими фракциями с разными временами скоростной релаксации. Для полидисперсной пыли, в которой каждая из фракций обменивается импульсом с газом, приведены формулы для вычисления скоростей газа и пыли.

Стояновская О.П. , Воробьев Э.И. , Снытников В.Н.
Анализ численных алгоритмов расчета быстрого обмена импульсом между газом и пылью при моделировании околозвездных дисков
Astronomy Reports. 2018. V.95. N07. P.487-500. DOI: 10.1134/s0004629918060063 РИНЦ OpenAlex

РИНЦ:	35394211
OpenAlex:	W2895424367

Пока нет цитирований