Моделирование тепловой структуры протопланетного диска с помощью мультидиапазонного диффузионного приближения с ограничителем потока

В данной работе продолжен анализ модели расчета тепловой структуры аксиально-симметричного протопланетного диска, начатый в статье Павлюченкова (2024). В основе модели лежит известное диффузионное приближение с ограничителем потока (Flux Limited Diffusion, FLD) с отдельным расчетом нагрева прямым излучением звезды (далее — метод FLDs). В дополнение к описанной ранее модели FLDs с усредненными по длине волны непрозрачностями представлена реализованная нами мультидиапазонная модель mFLDs, где спектр теплового излучения разделен на несколько частотных диапазонов. Модель основана на неявной конечно-разностной схеме для уравнений диффузии теплового излучения, которая сводится к системе линейных алгебраических уравнений, записанных в гиперматричной форме. Предложен модифицированный метод Гаусса для обращения разреженной гиперматрицы исходной системы линейных уравнений. Описанные в статье результаты моделирования показывают, что радиальный профиль температуры из mFLD^s в экваториальной плоскости диска обладает переменным наклоном в соответствии с расчетом методом Монте-Карло. Модель mFLD^s также качественно воспроизводит неизотермичность распределения температуры по угловой координате вблизи экваториальной плоскости, что не обеспечивается методом FLDs. Однако между эталонными значениями температуры и результатами mFLDs остаются количественные различия. Эти отличия, вероятно, вызваны проявлением диффузионной природы приближения FLD. Показано также, что характерные времена прихода диска к тепловому равновесию в рамках модели mFLDs могут быть существенно короче, чем в FLDs. Это свойство необходимо учитывать при моделировании нестационарных процессов в протопланетных дисках в рамках моделей на основе FLD.

протопланетные диски, перенос излучения, моделирование