自由移动网格上的行星 - 盘相互作用

通用的流体动力学移动网格方案开启了将基于网格的数值方法的精度与基于粒子的方法的灵活性及自动分辨率自适应相结合的可能性。由于其超音速特性，开普勒吸积盘原则上是非常适合应用此类自由移动网格技术的系统。然而，简单吸积盘模型的高度对称性可能难以被这些方法精确捕捉，这是由于几何网格噪声及相关数值扩散的产生，而这些在极坐标网格中是不存在的。为了探讨这些问题及其他问题，本文利用移动网格代码 AREPO 研究了二维行星 - 盘相互作用的理想化问题。我们通过一系列数值实验探索了含行星盘的流体动力学演化，这些实验改变了行星质量、盘粘滞性和网格分辨率，并将得到的面密度、涡度场和潮汐力矩与文献结果进行了比较。我们发现移动网格代码在此问题上的表现与已发表的结果一致，显示出与极坐标编写的网格代码具有良好的兼容性。我们还得出结论，网格噪声和网格畸变并未引入过度的数值扩散。最后，我们展示了移动网格方法如何自然地提高行星周围及行星尾迹等高密度区域的分辨率，同时保持背景流的低分辨率。这为在传统极坐标代码中实施自适应网格细化这一困难任务提供了一种替代方案。