原行星盘中多种类粒子的流不稳定性

原行星盘中尘埃粒子的径向漂移与扩散既影响此类盘的不透明度与温度，也影响星子形成的位置与时机。在本文中，我们给出包含不同尺寸分布尘埃颗粒的原行星盘中粒子-气体动力学的数值模拟结果。我们按粒子尺寸范围考虑三种情形：一种斯托克斯数 $\tau_{\rm{s}} = 10^{-1} - 10^0$，一种 $\tau_{\rm{s}} = 10^{-4} - 10^{-1}$，以及最后一种 $\tau_{\rm{s}} = 10^{-3} - 10^{0}$。此外，我们考虑粒子尺寸的离散与连续分布。与先前工作一致，我们在多组分模拟中发现不同尺寸的粒子通过气体相互作用，因此其动力学相较于单组分情形发生改变。较大组分触发流不稳定性并产生湍流，驱动固体物质的扩散。我们测量系统的径向平衡速度，发现大粒子的径向漂移速度在多组分模拟中降低，而小粒子组分平均向外运动。我们还改变尺寸分布的陡度，使得固体数密度分布的指数 $\rm{d}\it{N}/\rm{d}\it{a} \propto \it{a^{-q}}$ 为 $q = 3$ 或 $q = 4$。我们测量粒子的标高，观察到小颗粒被充分搅动到位于大粒子所在沉积中面层之上的位置。我们测得的扩散与漂移参数可用于行星形成的凝聚模型，以及理解原始陨石（基质、球粒和 CAIs）各组分在纳入母体前的相对混合。