避免具有多相星际介质的拉格朗日流体动力学模拟中人工成团的分辨率判据

大尺度宇宙学星系形成模拟通常阻止星际介质（ISM）中的气体冷却到 $\approx 10^4$ K 以下。其动机在于无法分辨分子气体中（>>$10^5\,\mathrm{M}_{\odot}$）的金斯质量，这将导致不期望的人工成团。我们表明，为牛顿引力推导的经典金斯判据在模拟 ISM 中并不适用，如果代表致密 ISM 的分辨率单元间距低于引力软化长度，从而引力被软化而非牛顿引力。我们重新推导了拉格朗日代码中软化引力的金斯判据，并用它们分析具有自适应和恒定引力软化长度的模拟在流体动力学分辨率极限及以下的引力不稳定性。此外，我们定义了密集气体团块因流体动力学性质相对于引力力分辨率过度平滑而可能发生数值失控坍缩的判据。使用光滑粒子流体动力学代码 Swift 的孤立盘星系模拟说明了该效应。我们还展示了如何通过调整引力和流体动力学力分辨率来避免气体与恒星中人工团块的形成。