在星系形成演化研究中，数值模拟正发挥着越来越大的作用。通过计算机，研究者可以更为细致地研究星系的演化过程，预言可能的物理现象。然而现今的数值模拟并不能完全代表真实的物理过程，模拟与观测的结果之间仍然存在着不少分歧，新的更为精确的模拟也可能与过去的模拟结果不符。通过对这些分歧的验证，研究者可以对计算机模拟做出改进和完善，从而进一步完善理论研究。在本篇论文中，将展示所做的关于暗晕及其子结构的数值模拟的三项工作。这里三项工作的结果有助于理解星系的性质和形成演化过程，也有助于改进数值模拟研究进一步完善理论工作。第一项工作研究了卫星星系(satellite galaxy)的指向性排列(alignment)现象以及指向性排列对于星系性质的依赖关系。这方面的理论研究仍然存在着不少问题。首先，绝大多数的理论工作都高估了这种指向性分布的强度。此外，研究者也并不完全了解这种指向性分布的颜色依赖是由于暗晕并和时的偏向性造成的，还是由于星系自身的演化造成的。因此这项工作尝试用宇宙学数值模拟来探明这些问题。发现暗晕具有一个分层的性质，各个层次之间的形状不同，主轴方向也有所偏差。在假设中央星系的形状和主轴方向是与内层暗晕相合的情况下，用子结构位置代替卫星星系位置，得到的卫星星系的指向性分布强度弱于以往的数值模拟结果。而这个分布能够与观测结果很好地吻合。然而没有找到这种指向性分布对于星系颜色依赖的证据。在数值模拟结果中，较晚被吸积的子结构更偏向于在主轴方向分布，这与偏红卫星星系分布指向性更强的观测结果无法符合。认为这是由于暗物质数值模拟的局限性造成的。在纯暗物质模拟中，一些不处于子结构中的卫星星系（称之为“孤星系”）就无法被追踪，造成了数值模拟结果的偏差。而这些孤星系往往是处于暗晕内层的偏红星系，理论上会更趋近于中央星系的主轴方向分布。第二项工作研究了数值模拟中子暗晕的自旋(spin)分布。星系的性质，例如自旋，是与其所在的暗晕或子暗晕紧密相连的。以往的研究表明暗晕的自旋分布具有一个普适的形式，然后最近的研究发现子暗晕的自旋分布并不符合这一普适形式。Onions et a1.发现子暗晕的自旋要普遍小于独立暗晕。为了进一步确认这点，采用了一系列宇宙学尺度的模拟对Onions et a1.的结果进行了检验。数值模拟的结果确认了子暗晕和暗晕自旋之间的差异。同时结果还显示，子暗晕的自旋随着质量的减小而减小，也随着其离开主暗晕中心的距离的减小而减小。认为造成这一现象的原因是主暗晕的潮汐力剥离了子暗晕原先外层的大角动量粒子，从而降低了子暗晕的自旋。为了进一步确认这点还检查了子暗晕自旋的红移依赖，发现子暗晕自旋随着时间逐渐减小。这一结果也支持之前提出的潮汐力剥离的观点。第三项工作是对于数值模拟方法的检验。在研究星系形成的过程中，研究者经常需要研究暗晕的形成演化历史。暗晕在成长的过程中会吸收其他的暗晕或被其他的暗晕吸收，它们子代和父代之间的联系就形成的一个树状的结构，被称为并合树。在暗物质数值模拟中，构建暗晕的并合树是研究中的一个重要过程。对于构建并合树方法的研究，将有助于在这方面进行更为合理可靠的研究。在这项研究中，选用了9种构建并合树的算法进行比较，测试不同的数值模拟快照输出频率和不同的模拟解析度对于它们构建并合树结果的影响。对并合树稳定性的测试显示，过于密集的快照输出并一定有利于构建并合树，不少算法在模拟输出快照过多的情况下构建的并合树反而更矮小（主枝长度更短）。而在构建并合树过程中，通过搜索更多的快照来寻找子代和父代的补偿算法能够缓解这一问题。另一方面，并合树的宽度并没有受到太大影响。对并合树收敛性的测试则显示，更高的解析度会带来更多的暗晕，从而使得并合树的主枝长度和宽度同时增加。根据测试的结果，建议在数值模拟中采用合理的快照输出模式，并推荐对构建并合树算法采用搜索多步快照来联系暗晕的方式进行优化。