Analysis of Numerical Algorithms for Computing Rapid Momentum Transfers between the Gas and Dust in Simulations of Circumstellar Disks


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Approaches used in modern numerical simulations of the dynamics of dust and gas in circumstellar disks are tested. The gas and dust are treated like interpenetrating continuous media that can exchange momentum. A stiff coupling between the gas and dust phases is typical for such disks, with the dust stopping time much less than the characteristic dynamical time scale. This imposes high demands on the methods used to simulate the dust dynamics. A grid-based, piecewise-parabolic method is used as the basic algorithm for solving the gas-dynamical equations. Numerical solutions obtained using various methods to compute the momentum exchanges are presented for the case of monodisperse dust. Numerical solutions are obtained for shock tube problem and the propagation of sound waves in a gas–dust medium. The studied methods are compared in terms of their ability to model media with (a) an arbitrary (short or long) dust stopping time, and (b) an arbitrary dust concentration in the gas (varying the dust to gas mass ratio from 0.01 to 1). A method for computing the momentum exchange with infinite-order accuracy in time is identified, which makes it possible to satisfy the conditions (a) and (b) with minimal computational costs. A first-order method that shows similar results in the test computations is also presented. It is shown that the proposed first-order method for monodisperse dust can be extended to a regime when the dust is polydisperse; i.e., a regime represented by several fractions with different stopping times. Formulas for computing the gas and dust velocities for polydisperse dust with each fraction exchanging momentum with the gas are presented.

Об авторах

O. Stoyanovskaya

Novosibirsk State University; Boreskov Institute of Catalysis

Автор, ответственный за переписку.
Email: stop@catalysis.ru
Россия, Novosibirsk, 630090; Novosibirsk, 630090

E. Vorobyov

Research Institute of Physics; Department of Astrophysics

Email: stop@catalysis.ru
Россия, Rostov-on-Don, 344090; Vienna

V. Snytnikov

Novosibirsk State University; Boreskov Institute of Catalysis

Email: stop@catalysis.ru
Россия, Novosibirsk, 630090; Novosibirsk, 630090

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2018

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».