Численные исследования химической эволюции протопланетных дисков: обработка событий в трехфазной модели

Abstract

В случае трехфазного (газ — поверхность — мантия) астрохимического моделирования вид системы балансных дифференциальных уравнений зависит от текущего состояния решения этой системы. Таким образом, уравнения оказываются с разрывной правой частью и не интегрируются в классическом понимании. Подобные уравнения также носят название уравнений с «событиями». Игнорирование этого факта может приводить к ошибкам и проблемам в работе численного интегратора. Наше исследование показало, что учет событий является критически важным для астрохимического моделирования в широком диапазоне физических параметров, характерных для протопланетных дисков. Для повышения стабильности и скорости расчетов в численный код MONACO были добавлены отслежевание событий и дальнейшая корректировка хода решения.

In the case of three-phase (gas-surface-bulk) astrochemical modeling, the form of the system of differential rate equations depends on the current state of the solution of this system. Thus, the equations turn out to have a discontinuous right-hand side and are not integrated in the classical sense. Similar equations are also called equations with ”events”. Ignoring this fact can lead to errors and problems in the operation of the numerical integrator. Our study showed that accounting for events is critical for astrochemical modeling in a wide range of physical parameters typical of protoplanetary disks. To improve the stability and speed of calculations, event tracking and further correction of the solution progress were added to the MONACO numerical code.