一种新的多流体方法用于尘埃天体气体。应用于湍流原恒星坍缩

恒星和行星在气体和尘埃云的坍缩中形成。尘埃颗粒及其局部分布在原恒星序列中发挥着重要作用，从分子云的热力学和化学，到坍缩恒星核心的外压，再到气体与磁场之间的耦合，最终影响到年轻和演化盘中行星的形成。我们旨在模拟尘埃的动力学，考虑整个颗粒尺寸范围，从几纳米到毫米。我们在 RAMSES 代码中实现了一个中性、无压多流体，用于样本尘埃尺寸分布。该多流体通过阻尼源项和自引力与气体动态耦合，基于Euler方法。我们设计了一个用于气体和尘埃混合物的黎西夫求解器，可防止在耦合良好颗粒时发生不物理的尘埃/气体比例变化。我们通过对原恒星坍缩进行模拟来展示该代码的功能，直至形成第一个辛平衡核心，分别针对小颗粒和大颗粒。直径超过 100 微米的颗粒显著与气体脱耦合。空间图和概率密度函数表明，随着颗粒尺寸和初始湍流水平的增加，尘埃在第一个辛平衡核心和信封中某些位置的富集程度提高。得益于新设计的黎西夫求解器，即使在低分辨率下也能恢复终端速度 regime。我们成功地将其扩展到考虑颗粒惯性的情形。该多流体模块在动力学尺度范围内对气体和尘埃进行自洽的耦合。假设初始湍流和颗粒尺寸，我们修订了第一个辛平衡核心和信封中的尘埃富集。这使得我们能够探索新的行星形成潜在条件。