湍流原行星盘中星子形成的高分辨率模拟

我们展示了由磁旋转不稳定性产生的湍流中尘埃动力学与星子形成的高分辨率计算机模拟。我们表明，在弱外加磁场存在的情况下，非分层剪切盒中与磁旋转湍流相关的湍流粘度在网格点从 256^3 增加到 512^3 时会增大，在高分辨率下产生的湍流粘度为 $\alpha\approx0.003$。代表约米级巨石的颗粒在模拟盒的大尺度高压区域中聚集。在中等分辨率（256^3）和高分辨率（512^3）下，带状流和颗粒在高压凸起中的聚集表现相对相似。在中等分辨率模拟中，我们在颗粒聚集很少的时候激活颗粒自引力，这与先前在聚集事件期间激活颗粒自引力的模拟形成对比。我们观察到束缚团块在接下来的十个轨道中形成，初始诞生质量为矮行星谷神星的几倍。在高分辨率下，我们在颗粒聚集事件期间激活自引力，导致星子形成的爆发，团块质量从谷神星质量的相当一部分到谷神星质量的几倍不等。我们提出了一种用于粒子-网格方案的新区域分解算法。颗粒在处理器之间均匀分布，局部气体速度场和分配的阻力在区域分解的网格与离散的颗粒块之间进行交换。即使在颗粒沉降到中层并聚集在高压凸起中的模拟中，我们在多达 4096 个核心上也能获得良好的负载均衡。