基于密度无关光滑粒子流体动力学的巨碰撞模拟
地球与行星天体物理
2016-07-22 v1 天体物理仪器与方法
摘要
目前，巨碰撞（GI）是月球起源最被广泛接受的模型。大多数 GI 的数值模拟都是采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法进行的。然而，最近有研究指出，标准 SPH 公式（SSPH）在处理接触间断（如核幔边界）和自由表面（如行星表面）时存在困难。这一困难源于 SSPH 中对密度可微性的假设。我们提出了一种替代的 SPH 公式，即密度无关 SPH（DISPH），它基于压力而非密度的可微性来解决接触间断问题。在本文中，我们报告了采用 DISPH 的 GI 模拟结果，并与 SSPH 所得结果进行了比较。我们发现，DISPH 产生的盘的性质（如质量和角动量）与 SSPH 不同。总体而言，DISPH 形成的盘更紧凑：虽然 DISPH 预期会在低倾角碰撞中形成质量较小的月球，但抛射的抑制会促进高倾角碰撞中质量较大月球的形成。由于仅核幔边界的改进显著影响了 GI 产生的行星周盘的性质，而 DISPH 在自由表面方面相较 SSPH 并未有显著改进，因此我们在根据 GI 数值模拟得出某些结论时应非常谨慎。并且有必要开发能够妥善处理自由表面和接触间断的 GI 数值流体动力学方案。
引用
@article{arxiv.1602.00843,
title = {The Giant Impact Simulations with Density Independent Smoothed Particle Hydrodynamics},
author = {Natsuki Hosono and Takayuki R. Saitoh and Junichiro Makino and Hidenori Genda and Shigeru Ida},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.00843},
year = {2016}
}
备注
Accepted for publication in Icarus