Energietransport, Fragmentation und Kollaps in selbstgravitierenden Akkretionsscheiben
Diese Arbeit setzt sich mit der Methode der Shearingbox zur Simulation von selbstgravitierenden Akkretionsscheiben auseinander. Dazu wird das Hydrodynamik-Programm Fosite verwendet. Es werden zunächst Eigenschaften von den zwei in dieser Arbeit verwendeten Kühlfunktionen vorgestellt. Dabei gelingt es die Wellenzahl für die Kolmogorovskala zu finden, bei der die Energie der turbulenten Kaskade dissipiert wird. Anschließend wird eine lineare Stabilitätsanalyse der Bewegungsgleichungen durchgeführt. Dadurch werden zwei weitere Wellenzahlen und ein Stabilitätskriterium für die Shearingbox gefunden. Aus dem neuen Stabilitätskriterium kann das Anwendungsgebiet der Shearingbox innerhalb einer Akkretionsscheibe eingeschränkt werden und eine
Bedingung für die Bildung von Fragmenten gefunden werden. Das Stabilitätskriterium kann durch die Einführung der Taylorzahl um den Einuss der Viskosität erweitert werden. Dadurch wird eine Formel gewonnen, die abhängig vom gewählten Setup, bestimmen kann, ob das Gas kollabiert. Zusätzlich kann eine minimale vertikale Ausdehnung bestimmt werden, für die das Gas stabil gegenüber Kollaps ist. Anschließend werden die für hydrodynamische Simulationen wichtige Konvergenz der Spektren der kinetischen Energie in Abhängigkeit von der effektiven Aufösung untersucht. Dabei kann durch Simulationen die Notwendigkeit zur Aufösung der Wellenzahl der Kolmogorovskala bestätigt werden. Der letzte Teil dieser Arbeit behandelt Shearingbox-Simulationen, die um ein Subgridskala-Modell erweitert wurden. Hierzu wird zunächst die aus der Literatur bekannte Konfiguration in Fosite implementiert und anschließend um die fehlenden Effekte der Selbstgravitation und der Kühlung erweitert. Es werden durch Simulationen die Vorfaktoren der Subgridskala-Terme anhand von vier in dieser Arbeit formulierten Kriterien bestimmt.
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