SPHGal：具有更高精度的星系模拟平滑粒子流体动力学方法

我们提出了平滑粒子流体动力学实现方案 SPHGal，该方案结合了 GADGET 中最近提出的一些改进。这些改进包括带有 Wendland 核的压力 - 熵公式、更高阶的速度梯度估计、带有改进强限制器的修正人工粘度开关，以及热能的人工传导。通过一系列理想化流体动力学测试，我们表明压力 - 熵公式非常适合解析接触间断处的流体混合，但由于巨大的熵间断，其在强激波处的表现明显较差。在激波处引入人工传导可显著改善结果。在类银河系盘星系的模拟中，如果引入过多的人工粘度，会产生反馈诱导的不稳定性。我们修正的人工粘度方案防止了这种不稳定性，并显示出高效的激波捕捉能力。我们还研究了恒星形成率和星系外流。不同 SPH 方案的恒星形成率略有变化，而质量加载对 SPH 方案敏感，并在我们首选的实现方案中显著降低。我们比较了热晕气体的吸积行为。简单 SPH 实现产生的人工产物——冷斑的形成，可以通过适当的流体混合（通过传导和/或使用压力 - 熵公式）有效地消除。