涉及多孔天体撞击的数值模拟：I. 在三维 SPH 流体代码中实现亚分辨率孔隙率

在本文中，我们通过调整所谓的 $P-\alpha$ 模型，扩展了我们的光滑粒子流体动力学 (SPH) 撞击代码，以包含亚分辨率尺度的孔隙率效应。人们认为，不同小行星和彗星族群中的许多小天体含有高度孔隙，要确定它们的碰撞演化及破碎结果，必须在计算这些过程时考虑孔隙率的影响。在此，我们展示了我们的模型，并说明了孔隙率如何与通常用于模拟非多孔岩石天体破碎的弹 - 理想塑性材料描述和脆性断裂模型相结合。我们研究了各种压实模型，并讨论了它们模拟（高度）多孔材料压实的适用性。随后，我们进行了简单的测试案例，将模拟结果与理论解进行了比较。我们还展示了一个类似“深度撞击” (Deep Impact) 的模拟，以显示孔隙率对撞击结果的影响。详细的验证测试将在下一篇论文中通过与多孔材料的高速实验室实验进行比较来呈现 (Jutzi 等，准备中)。一旦在小尺度上得到验证，我们的新撞击代码便可用于更大尺度，以研究涉及包含孔隙率的脆性固体（如 C 型小行星族的母体或彗星物质）的撞击和碰撞，涵盖强度主导和引力主导两种机制。