尘埃聚集体的凝聚与孔隙率演化的数值模拟

尘埃聚集体的孔隙率演化对于理解原行星盘中的尘埃演化至关重要。在本研究中，我们提出了研究尘埃聚集体凝聚与孔隙率演化的实用工具。首先，我们提出了一种新的数值方法，作为传统Smoluchowski方程的扩展，用于模拟尘埃凝聚和孔隙率演化。该方法在质量分布函数演化的同时，追踪每个聚集体质量的平均孔隙率演化。该方法以更少的计算成本重现了先前蒙特卡洛模拟的结果。其次，基于我们对聚集体碰撞的N体实验，我们提出了一种新的多孔尘埃聚集体碰撞模型。我们首先获得了关于在弹道团簇-团簇和粒子-团簇聚集经典极限之间孔隙率变化的经验数据。利用这些数据，我们构建了由一般碰撞-粘附碰撞引起的孔隙率变化的方案，以及空气动力学和碰撞截面的公式。使用扩展的Smoluchowski方法进行的简单凝聚模拟表明，我们的碰撞模型解释了在全N体模拟和实验室实验中观察到的多孔聚集体的分形维数。此外，我们发现分布中高质量端的聚集体，其单位质量的空气动力学截面可能比低质量聚集体小得多。我们指出了这一发现对于原行星盘中尘埃生长的重要启示。