使用 iSALE 代码在引力 regime 下行星esimal 的碰撞破碎：与纯流体动力学天体的 SPH 代码比较
地球与行星天体物理
2018-07-04 v1
摘要
在以往大多数关于引力 regime 下行星esimal 碰撞破碎的研究中，使用了光滑粒子流体动力学（SPH）模拟。另一方面，使用基于网格的流体动力学代码的撞击模拟尚未充分开展。在本研究中，我们使用冲击物理代码 iSALE（一种基于网格的欧拉流体代码）执行引力 regime 下的撞击模拟。我们考察了临界比撞击能量 Q_RD* 对撞击条件的依赖性，针对从破坏性碰撞到侵蚀性碰撞的广泛比撞击能量（Q_R）范围，并将我们的结果与先前研究进行比较。我们发现 iSALE 模拟的碰撞结果与该 SPH 模拟吻合良好。详细分析主要给出三个结果。（1）Q_RD* 的值依赖于数值分辨率，并随数值分辨率提高而接近收敛。iSALE 代码与 SPH 代码的收敛 Q_RD* 值差异在 30% 以内。（2）以总质量归一化的抛射质量（M_ej/M_tot）通常依赖于各种撞击条件。然而，当 Q_R 由针对每次撞击模拟计算的 Q_RD* 归一化时，M_ej/M_tot 可由 Q_R/Q_RD* 缩放，且独立于数值分辨率、撞击速度和目标尺寸。（3）这一针对 Q_R/Q_RD* 的相似性定律在广泛的比撞击能量范围内得到确认。我们还基于相似性定律和陨石坑标度定律推导了 Q_RD* 的半解析公式。我们发现针对非多孔天体的半解析公式与数值结果一致。
引用
@article{arxiv.1805.11755,
title = {Collisional Disruption of Planetesimals in the Gravity Regime with iSALE Code: Comparison with SPH code for Purely Hydrodynamic Bodies},
author = {Ryo Suetsugu and Hidekazu Tanaka and Hiroshi Kobayashi and Hidenori Genda},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.11755},
year = {2018}
}
备注
Accepted for publication in Icarus