Compression behavior of porous dust agglomerates
Compression behavior of porous dust agglomerates
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多孔粉尘团块的压缩行为
DOI：
10.1051/0004-6361/201218855
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发表时间：
2012
影响因子：
6.5
通讯作者：
Speith
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Seizinger;Speith
早期的星子生长是通过一系列尘埃团块的粘着碰撞进行的。实现增长而非破坏的相对速度机制仍然非常不确定。碰撞的结果取决于多孔尘埃团块的体积特性。目的：粉尘凝聚体的连续模型需要一组通常难以从实验室实验中获得的材料参数。在这里，我们的目标是从从头算分子动力学模拟中确定这些参数。我们的目标是改进现有的描述单体相互作用的模型。方法采用分子动力学方法，建立了球形颗粒相互作用的微观物理模型。该模型包括法向力、滚动力、扭转力和在尘粒之间的滑动力。我们提出了一种新的处理壁-粒子相互作用，使我们能够执行直接对应于实验室实验的定制模拟。结果现有的Dominik & Tielens相互作用模型对于单向和全方位压缩都存在太软的抗压强度行为。在使滚动和滑动系数变硬后，我们发现在这两种情况下都非常一致。此外，我们发现抗压强度曲线取决于样品被压缩的速度。结论两个粉尘颗粒之间相互作用强度的改变会导致整个粉尘团块的行为发生变化。这将影响粘附概率，从而影响星子的增长。新的参数集可能会导致更强的粘滞，因为在破裂之前可以在系统中存储更多的能量。
ContextThe early planetesimal growth proceeds through a sequence of sticking collisions of dust agglomerates. Very uncertain is still the relative velocity regime in which growth rather than destruction can take place. The outcome of a collision depends on the bulk properties of the porous dust agglomerates.AimsContinuum models of dust agglomerates require a set of material parameters that are often difficult to obtain from laboratory experiments. Here, we aim at determining those parameters from ab initio molecular dynamics simulations. Our goal is to improve on the existing model that describe the interaction of individual monomers.MethodsWe use a molecular dynamics approach featuring a detailed micro-physical model of the interaction of spherical grains. The model includes normal forces, rolling, twisting and sliding between the dust grains. We present a new treatment of wall-particle interaction that allows us to perform customized simulations that directly correspond to laboratory experiments.ResultsWe find that the existing interaction model by Dominik & Tielens leads to a too soft compressive strength behavior for uni- and omni-directional compression. Upon making the rolling and sliding coefficients stiffer we find excellent agreement in both cases. Additionally, we find that the compressive strength curve depends on the velocity with which the sample is compressed.ConclusionsThe modified interaction strengths between two individual dust grains will lead to a different behavior of the whole dust agglomerate. This will influences the sticking probabilities and hence the growth of planetesimals. The new parameter set might possibly lead to an enhanced sticking as more energy can be stored in the system before breakup.
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