|
|
Simulations of asteroid collisions using a hybrid SPH/N-body approach
Ševeček, Pavel ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Kobayashi, Hiroshi (oponent) ; Schäfer, Christoph M. (oponent)
Výzkum srážek asteroidů je zásadní pro pochopení vzniku a vývoje Sluneční soustavy. K interpretaci pozorování více než 100 rodin asteroidů se využívá nu- merických simulací. V této práci používáme metodu shlazených částic (SPH), která umožňuje detailně popsat impakt, šíření rázové vlny, fragmentaci aster- oidu, výhoz fragmentů a reakumulaci vlivem gravitace a vzájemných kolizí. Vzh- ledem k tomu, že příslušná časová škála může dosáhnout doby oběhu tělesa, je metoda SPH často spojena s N-částicovým integrátorem, který nahrazuje hy- drodynamiku za detekci kolizí. V první části práce popisujeme použité num- erické metody a jejich implementaci v novém kódu OpenSPH. Důkladně také kód testujeme, používáme přitom analytická řešení a laboratorní experimenty jako referenci. Dále diskutujeme stabilitu metody a její konvergenci vzhledem k prostorovému rozlišení. V recenzovaných článcích, zahrnutých v této práci, se zaměřujeme na srážky s terči konkrétních velikostí (D = 10 a 100 km). Zk- oumáme závislost na velikosti terče, velikosti projektilu, rychlosti impaktu, im- paktním úhlu a zejména na počáteční rychlosti rotace. Ukazujeme, že rotace může výrazně redukovat efektivní pevnost terče a...
|
|
|
Hydrodynamické a N-částicové simulace srážek asteroidů
Ševeček, Pavel ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Wünsch, Richard (oponent)
V práci studujeme rozpady asteroidů, tzn. fragmentaci terče při impaktu, následnou gravitační reakumulaci fragmentů a vznik malých asteroidálních ro- din. Zaměřili jsme se na mateřská tělesa o průměru Dpb = 10 km. K simulacím jsme používali kód založený na metodě shlazených částic (SPH) a efektivní N- částicový integrátor. V simulacích jsme volili různé průměry projektilu, impaktní rychlosti a úhly; celkem jsme tak provedli 125 simulací. Výsledná rozdělení veli- kostí fragmentů jsou výrazně odlišná od výsledků jednoduše škálovaných simu- lací s terči o průměru Dpb = 100 km (Durda a spol. 2007). Odvodili jsme proto nové parametrické relace popisující rozdělení velikostí fragmentů, vhodné pro ko- lizní modely Monte-Carlo. Popisujeme také rychlostní pole a úhlové rozdělení rychlostí fragmentů, které mohou být použity v N-částicových simulací aste- roidálních rodin. Nakonec diskutujeme vícero nejistot, které se vztahují k simu- lacím SPH.
|
|
|
Vliv tepelné emise topografických útvarů na rotační dynamiku planetek
Ševeček, Pavel ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Henych, Tomáš (oponent)
Infračervené záření emitované z povrchu tělesa působí momentem síly, který může nezanedbatelně měnit rotační stav planetky. Doposud však nebylo podrobně zkoumáno, jakou mírou se na tomto fenoménu, zvanému YORP jev, podílejí drobné topografické útvary. Ukážeme, že laterální vedení tepla útvary určitých velikostí vede ke vzniku lokálního YORP jevu, jehož řádová velikost je srov- natelná s YORP jevem vyplývajícím z globálního tvaru. Řešíme třírozměrnou rovnici vedení tepla v jediném topografickém útvaru a jeho blízkém okolí, a to metodou konečných prvků, s využitím programu FreeFem++. Na základě nalezeného rozložení teploty na povrchu útvaru jsme určili pří- spěvek k výslednému momentu síly. Tento moment jsme porovnali pro různé tvary balvanů a různé materiálové parametry. Pro idealizovaný útvar je náš výsledek konzistentní s existujícím jednoroz- měrným modelem. Úhlové zrychlení, které útvary udělují sférickému asteroidu o poloměru 1 km s kruhovou orbitou o poloměru 2,5 AU, je přibližně (2,2 ± 1,1) · 10−9 rad/den2 , čemuž odpovídá charakteristická doba změny τ = (32 ± 16) Myr. Ze snímků povrchu planetky (25143) Itokawa jsme odhadli diferenciální rozdělení velikostí topografických útvarů. Výsledný moment síly může pla- netce udělovat zrychlení řádu 10−7 rad/den2 , povrchové útvary tak představují možné...
|
host ::
RSS.