AGB 星风的 3D 模拟——I. 稳态风与尘埃形成

目的。我们介绍在光滑粒子流体动力学(SPH)代码 phantom 中对粒子抛射与尘埃成核处理的实现。这些进展是迈向更完整模拟 AGB 星尘埃驱动星风的第一步。方法。AGB 外流通过从球形内边界注入 SPH 粒子来建模。该边界是一系列以 AGB 星为中心的同心壳层，粒子位于这些壳层上二十面体测地面的顶点。最外壳层以预定义的径向速度抛出，后续内壳层随机旋转以补充被抛出的粒子，从而改善外流的各向同性。这些壳层上粒子的物理性质通过求解一维解析稳态风方程确定。尘埃形成计算始于碳质材料的紧凑化学网络，该网络生成固态粒子的构筑基元。随后，利用矩理论获得尘埃生长速率，而无需知晓粒径分布。结果。我们针对一系列一维参考解测试了实现。我们证明该方法能够复现 Parker 型风解。对于跨声速解，在声速点附近存在微小振荡，但这些不影响跨声速通过或终端风速度。超声速解始终与一维解析轮廓吻合良好。我们还用两种形式测试了尘埃实现：Bowen 设计的解析不透明度方案，以及碳尘形成的完整处理。两种模拟均复现了一维解析解，显示出当气体温度低于凝结温度时预期的额外加速。