混合至关重要

所有湍流天体物理现象的流体动力学模拟都需要子网格尺度模型以妥善处理能量耗散与金属混合（metal mixing）。我们提出并首次在拉格朗日天体物理模拟中应用了各向异性涡黏性与金属混合模型，包含模型参数的动态过程。我们将这两种模型直接与常用的Smagorinsky模型及其动态变体进行比较。以无网格有限质量法（mesh-free finite mass method）为例，我们表明各向异性模型最能再现均匀各向同性湍流中恰当的Kolmogorov惯性区标度。此外，我们提供了一种校准金属混合率以保证数值收敛的方法。在首次宇宙学模拟应用中，我们发现所有模型均强烈影响星系早期演化，导致增丰与热力学历史的差异。各向异性模型影响最强，其动态与常系数变体间差异很小。我们还发现，所有红移下环星系气体的金属分布函数均显著更紧，其中各向异性模型给出最紧的分布。这与近期一项认为金属混合在宇宙学尺度上相对不重要的研究相反。在我们所有实验中，常系数Smagorinsky与各向异性模型均可与其动态对应模型媲美，表明计算廉价的常系数模型在宇宙学语境中是可行的替代方案。