SPH人工粘性及其对开普勒盘影响的比较

旋转盘的水动力学模拟在天体和行星科学领域起着重要作用。平滑粒子流体动力学(SPH)已广泛用于此类模拟。然而，众所周知，使用SPH时，冷而薄的开普勒盘会因不期望的角动量转移而破裂。对于这种盘破裂，已提出两种可能原因：人工粘性(AV)和SPH中压力梯度计算中的数值误差。哪一个是主导因素仍不清楚。在本文中，我们调查了盘快速破裂的原因。我们实现了最流行的人工粘性公式和开关，并测量了由AV和SPH压力梯度估计误差引起的角动量转移。我们发现内边缘处由AV引起的角动量转移触发了盘的破裂。我们还发现，即使与标准SPH公式一起使用，采用高阶$\nabla \cdot \vec{v}$估计的经典冯·诺依曼-里希特迈尔-兰德肖夫型人工粘性也能将盘维持约$100$个轨道。