微观尘埃聚集体的弹跳行为

背景：原行星盘中尘埃聚集体的弹跳碰撞可能对星子的生长过程产生重大影响。然而，导致弹跳的条件目前尚不十分清楚。现有研究弹跳行为的模拟所使用的聚集体具有人工的、非常规则的内部结构。目的：在此，我们研究采用不同样品制备方法构建的亚毫米级尘埃聚集体的弹跳行为。我们分析了聚集体内部结构如何改变碰撞结果，并确定了聚集体尺寸、孔隙率、碰撞速度和碰撞参数的影响。方法：我们使用分子动力学模拟，其中单个聚集体被视为由数十万个单体组成的球体。模拟在 GPU 上运行。结果：统计体性质以及亚毫米级尘埃聚集体的弹跳行为在很大程度上取决于制备方法。特别地，平均体积填充因子与聚集体配位数之间不存在唯一关系。现实的聚集体仅在其体积填充因子超过 0.5 且碰撞速度低于 0.1 m/s 时才会弹跳。结论：对于原行星云中的尘埃粒子，我们建议弹跳势垒在尘埃聚集体生长阶段可能并非如此严重的障碍，至少在 0.1 mm 的尺寸范围内如此。