Nachdem ich einen kurzen Überblick über protoplanetarische Scheiben als Umgebung, in der Staub wächst, gebe, präsentiere ich meinen Beitrag zur Forschung über Kollisionswachstum von Staub, wobei ich mich auf zwei Aspekte fokussiere: tangentiale Kontaktwechselwirkungen zwischen Staubpartikeln und Methoden für die Simulation des Staubwachstums.

Simulationen mit der Diskrete-Elemente-Methode werden seit langer Zeit genutzt, um granulare Systeme (z. B. Agglomeratkollisionen und Agglomeration in granularen Gasen) zu untersuchen. Allerdings zeigt das verbreitetste Modell zur Beschreibung tangentialer Kontaktwechselwirkungen unphysikalisches Verhalten. Die hier präsentierten Forschungsergebnisse schlagen ein verbessertes Modell und eine nicht-lineare Erweiterung dessen vor, wobei beide einfacher zu nutzen sind und nicht dieses problematische Verhalten zeigen. Zusätzlich half ich dabei zu demonstrieren, wie simpel sich die wichtige Unterscheidung von statischer und dynamischer Reibung in diese neuen Modelle einbauen lässt.

Üblicherweise benötigt die Simulation von Agglomeration in verdünnten granularen Gasen entweder viel Rechenleistung, wenn die Diskrete-Elemente-Methode genutzt wird, oder einschränkende Annahmen, wenn probabilistische Methoden wie die kinetische Monte-Carlo-Methode genutzt werden. In dieser Arbeit stelle ich eine hybride Simulationsmethode vor, welche die Diskrete-Elemente-Methode und die kinetische Monte-Carlo-Methode in einer vorteilhaften Weise kombiniert: Während man mit Hilfe der kinetischen Monte-Carlo-Methode die Agglomerate aus einer Population bestimmt, die als nächstes kollidieren werden, wird die Diskrete-Elemente-Methode nur genutzt, um die Kollisionsdynamik korrekt aufzulösen. Zusätzlich zu stationären Größenverteilungen von geladenen Agglomeraten werden zudem Bindungsenergien und fraktale Dimensionen von sowohl geladenen, als auch adhäsiven Agglomeraten als erste Ergebnisse der hybriden Simulationsmethode präsentiert.