×

广义相对论辐射磁流体动力学方程时间演化的全局高阶数值格式。 (英语) Zbl 1517.85007号

小结:正确建模中微子的传输在一些天体物理场景中至关重要,例如核坍塌超新星和双中子星合并。在本文中,我们关注截断矩形式,仅考虑灰色近似,将玻尔兹曼七维方程简化为与流体力学方程非常相似的(3+1)方程组。求解M1方案在数学上仍然具有挑战性,因为有必要在演化方程变得僵化并表现为平流-扩散问题的情况下对辐射-物质相互作用进行建模。在这里,我们提出了基于隐式显式Runge-Kutta方法的不同全局高阶时间积分方案,该方法旨在克服此类行为造成的时间步长限制,同时允许我们使用磁流体力学和爱因斯坦方程常用的显式Runge-Kutta。最后,我们在几个数值试验中分析了它们的性能。

理学硕士:

85甲15 银河系和恒星结构
第81卷第15页 量子理论中的弱相互作用
83C25个 广义相对论和引力理论中的近似程序、弱场
20年第35季度 玻尔兹曼方程
60J60型 扩散过程
65升06 常微分方程的多步、Runge-Kutta和外推方法
76周05 磁流体力学和电流体力学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Abbott,B.P。;(LIGO科学合作和处女座合作),物理。修订稿。,119 (2017) ·doi:10.1103/PhysRevLett.119.1101
[2] Abbott,B.P.,天体物理学。J.莱特。,848,L12(2017)·doi:10.3847/2041-8213/aa91c9
[3] 阿吉莱拉·米雷特,R。;维甘诺,D。;卡拉斯科,F。;米尼亚诺,B。;Palenzuela,C.,物理学。修订版D,102(2020)·doi:10.1103/PhysRevD.102.103006
[4] 阿吉莱拉·米雷特,R。;维甘诺,D。;Palenzuela,C.,天体物理学。J.莱特。,926,L31(2022)·doi:10.3847/2041-8213/ac50a7
[5] Alic,D。;莫斯塔,P。;雷佐拉,L。;O.扎诺蒂。;Jaramillo,J.L.,《天体物理学》。J.,754,36(2012)·doi:10.1088/0004-637X/754/1/36
[6] 安德松,N。;Lopez-Monsalvo,C.S.,班级。量子引力。,28 (2011) ·Zbl 1226.83025号 ·doi:10.1088/0264-9381/28/19/195023
[7] Anninos,P。;脆性,P.C.,天体物理学。J.,900,71(2020)·doi:10.3847/1538-4357/abab9c
[8] Arbona,A。;Artigues,A。;Bona-Casas,C。;马萨诸塞州。;米尼亚诺,B。;里戈,A。;特里亚斯,M。;Bona,C.,计算。物理学。社区。,184, 2321 (2013) ·doi:10.1016/j.cpc.2013.04.012
[9] Arbona,A。;米尼亚诺,B。;里戈,A。;博纳,C。;Palenzuela,C。;Artigues,A。;Bona-Casas,C。;Massó,J.,计算。物理学。社区。,229, 170 (2018) ·doi:10.1016/j.cpc.2018.03.015
[10] 阿舍尔,U.M。;Ruuth,S.J。;Spiteri,R.J.,应用。数字。数学。,25, 151 (1997) ·Zbl 0896.65061号 ·doi:10.1016/S0168-9274(97)00056-1
[11] 审计,E。;Charrier,P。;Chieèze,J.P。;Dubroca,B.,从传输到扩散极限有效的辐射流体动力学方案(2002年)
[12] 伯杰,M.J。;Colella,P.,J.计算。物理。,82, 64 (1989) ·Zbl 0665.76070号 ·doi:10.1016/0021-9991(89)90035-1
[13] 伯杰,M.J。;Oliger,J.,J.计算。物理。,53, 484 (1984) ·Zbl 0536.65071号 ·doi:10.1016/0021-991(84)90073-1
[14] 博斯卡里诺,S.,SIAM J.Numer。分析。,45, 1600 (2007) ·Zbl 1152.65088号 ·数字对象标识代码:10.1137/060656929
[15] 博斯卡里诺,S。;费尔贝特,F。;Russo,G.,J.科学。计算。,68, 975 (2016) ·Zbl 1353.65075号 ·doi:10.1007/s10915-016-0168-y
[16] 博斯卡里诺,S。;Russo,G.,SIAM J.科学。计算。,31, 1926 (2009) ·Zbl 1193.65162号 ·doi:10.1137/080713562
[17] Butcher,J.C.,《常微分方程的数值分析:Runge-Kutta和一般线性方法》(1987),纽约:威利出版社,纽约·Zbl 0616.65072号
[18] 卡拉斯科,F。;维甘诺,D。;Palenzuela,C.,物理学。D版,101(2020)·doi:10.1103/PhysRevD.101.063003
[19] Chan,C。;穆勒,B.,Mon。不是。R.阿斯顿。Soc.,4962000(2020)·doi:10.1093/mnras/staa1666
[20] 朱,R。;恩德韦,E。;豪克,C.D。;夹层,A。;梅塞尔,B.,J.Phys.:Conf.序列号。,1225 (2019) ·doi:10.1088/1742-6596/1225/1/012013
[21] 迪顿,M.B。;医学博士Duez。;福卡特,F。;奥康纳,E。;Ott,C.D。;基德,L.E。;C.D.穆尔伯格。;Scheel,硕士。;Szilagyi,B.,天体物理学。J.,776,47(2013)·doi:10.1088/0004-637X/776/1/47
[22] 迪奥尼索普鲁,K。;Alic,D。;Palenzuela,C。;雷佐拉,L。;贾科马佐,B.,Phys。D版,88(2013)·doi:10.1103/PhysRevD.88.044020
[23] Foucart,F.,《生活收入计算》。天体物理学。,9, 1 (2023) ·文件编号:10.1007/s41115-023-00016-y
[24] 福卡特,F。;医学博士Duez。;哈斯,R。;基德,L.E。;Pfeiffer,H.P。;Scheel,医学硕士。;Spira-Savett,E.,坍缩双星中子星与蒙特卡罗中微子输运合并的一般相对论模拟(2022)
[25] 福卡特,F。;医学博士Duez。;Hebert,F。;基德,L.E。;Pfeiffer,H.P。;Scheel,硕士,天体物理学。J.,902,L27(2020)·doi:10.3847/2041-8213/abbb87
[26] 福卡特,F。;哈斯,R。;医学博士Duez。;奥康纳,E。;Ott,C.D。;罗伯茨,L。;基德,L.E。;利普纳,J。;Pfeiffer,H.P。;Scheel,医学硕士,物理学。D版,93(2016)·doi:10.10103/物理版本D.93.044019
[27] 福卡特,F。;奥康纳,E。;罗伯茨,L。;医学博士Duez。;哈斯,R。;基德,L.E。;Ott,C.D。;Pfeiffer,H.P。;Scheel,医学硕士。;Szilagyi,B.,物理学。版次D,91(2015)·doi:10.1103/PhysRevD.91.124021
[28] 福卡特,F。;奥康纳,E。;罗伯茨,L。;基德,L.E。;Pfeiffer,H.P。;Scheel,医学硕士,物理学。修订版D,94(2016)·doi:10.1103/PhysRevD.94.123016
[29] 加瓦西诺,L。;安东内利,M。;哈斯克尔,B.,《对称》,第12卷,第1543页(2020年)·数字对象标识代码:10.3390/sym12091543
[30] 哥特利布,S。;Gottlieb,L-A J.,J.科学。计算。,18, 83 (2003) ·Zbl 1030.65099号 ·doi:10.1023/A:1020338228736
[31] 哥特利布,S。;舒,C-W,数学。计算。,67, 73-85 (1998) ·Zbl 0897.65058号 ·doi:10.1090/S0025-5718-98-00913-2
[32] 哥特利布,S。;舒,C-W;Tadmor,E.,SIAM Rev.,43,89(2001)·Zbl 0967.65098号 ·doi:10.1137/S003614450036757X
[33] 甘尼,B.T。;Anderson,R.W.,J.平行分布计算。,89, 65 (2016) ·doi:10.1016/j.jpdc.2015.11.005
[34] Gustafsson,B。;Kreiss,H.O。;Oliger,J.,《时间依赖问题和差异方法》(2013),纽约:威利出版社·Zbl 1275.65048号
[35] 海尔,E。;诺塞特,S.P。;Wanner,G.,《求解常微分方程I.非刚性问题》(1993),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 0789.65048号
[36] 希科克,W.A。;Lindblom,L.,《物理学》。D版,31725(1985)·doi:10.1103/PhysRevD.31.725
[37] Hornung,R.D。;科恩,S.R.,Concurr。计算:实际。实验,14347(2002)·Zbl 1008.68527号 ·doi:10.1002/cpe.652
[38] Jin,S.,SIAM J.科学。计算。,21, 441 (1999) ·Zbl 0947.8208号 ·doi:10.1137/S1064827598334599
[39] 只是,O。;Obergaulinger,M。;Janka,H-T,周一。不是。R.阿斯顿。Soc.,4533387(2015年)·doi:10.1093/mnras/stv1892
[40] 川口,K。;Fujibayashi,S。;柴田,M.,Phys。D版,107(2023)·doi:10.1103/PhysRevD.107.023026
[41] 肯尼迪,C.A。;Carpenter,M.H.,应用。数字。数学。,44, 139 (2003) ·Zbl 1013.65103号 ·doi:10.1016/S0168-9274(02)00138-1
[42] 黑田东彦。;Takiwaki,T.等人。;Kotake,K.,天体物理学。补充期刊。,222, 20 (2016) ·doi:10.3847/0067-0049/222/20
[43] 库塔,W.,Zeit。数学。物理。,46135(1901年)
[44] Laiu,M.P。;Endeve,E。;朱,R。;哈里斯·J·A。;梅瑟,O.E.B.,《天体物理学》。补充期刊。,253, 52 (2021) ·doi:10.3847/1538-4365/abe2a8
[45] LeVeque,R.J.,《守恒定律的数值方法(数学讲座)》,第1-214页(1992年),巴塞尔:Birkhäuser,巴塞尔·Zbl 0847.65053号
[46] Liebling,S.L。;Palenzuela,C。;Lehner,L.,班级。量子引力。,37 (2020) ·doi:10.1088/1361-6382/ab8fcd
[47] 麦克拉伦,R.G。;埃文斯,T.M。;Lowrie,R.B。;Densmore,J.D.,J.计算。物理。,227, 7561 (2008) ·Zbl 1213.85038号 ·doi:10.1016/j.jcp.2008.04.029
[48] McCorquodale,P。;科尔拉,P.,Commun。申请。数学。计算。科学。,6, 1 (2011) ·兹比尔1252.65163 ·doi:10.2140/camcos.2011.6.1
[49] McKinney,J.C。;契诃夫斯基,A。;萨多夫斯基,A。;Narayan,R.,孟买。不是。R.阿斯顿。Soc.,4413177(2014)·doi:10.1093/mnras/stu762
[50] MHDuet2022MHGuet:带有LES和NEUTRINOS的分布式AMR、GRMHD代码(可在以下网址获得:http://mhduet.liu.edu/)
[51] 米哈拉斯博士。;米哈拉斯,B.W.,《辐射流体动力学基础》,第718页(1984),纽约:牛津大学出版社,纽约·Zbl 0651.76005号
[52] 米勒,J.M。;B.R.Ryan。;杜伦斯,J.C。;伯罗斯,A。;Fontes,C.J。;傅兰雅,C.L。;O.科洛布金。;利普纳,J。;Mumpower,M.R。;Wollaeger,R.T.,物理学。D版,100(2019年)·doi:10.1103/PhysRevD.100.023008
[53] Minerbo,G.,计算机。图表。图像处理。,10, 48 (1979) ·doi:10.1016/0146-664X(79)90034-0
[54] Mongwane,B.,Gen.亲戚。重力。,47, 60 (2015) ·Zbl 1328.83020号 ·doi:10.1007/s10714-015-1903-7
[55] Murchikova,E.M。;Abdikamalov,E。;Urbatsch,T.,周一。不是。R.阿斯顿。Soc.,4691725(2017年)·doi:10.1093/mnras/stx986
[56] Nagakura,H。;苏米约希,K。;山田,S.,天体物理学。补充期刊。,214, 16 (2014) ·doi:10.1088/0067-0049/214/2/16
[57] Neilsen,D。;Liebling,S.L。;安德森,M。;莱纳,L。;奥康纳,E。;Palenzuela,C.,物理学。D版,89(2014)·doi:10.1103/PhysRevD.89.104029
[58] O'Connor,E.,《天体物理学》。补充期刊。,219, 24 (2015) ·doi:10.1088/0067-0049/219/2/24
[59] 帕伦祖拉,C。;阿吉莱拉·米雷特,R。;卡拉斯科,F。;乔尔菲,R。;Kalinai,J.V。;卡斯顿,W。;米尼亚诺,B。;Viganó,D.,物理学。修订版D,106(2022)·doi:10.1103/PhysRevD.106.023013
[60] Palenzuela,C。;莱纳,L。;O.Reula。;Rezzolla,L.,周一。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,3941727(2009)·文件编号:10.1111/j.1365-2966.2009.14454.x
[61] Palenzuela,C。;Liebling,S。;米尼亚诺,B.,Phys。D版,105(2022)·doi:10.1103/PhysRevD.105.103020
[62] Palenzuela,C。;米尼亚诺,B。;Arbona,A。;Bona-Casas,C。;博纳,C。;Massó,J.,计算。物理学。社区。,259 (2021) ·Zbl 07689593号 ·doi:10.1016/j.cpc.2020.107675
[63] Palenzuela,C。;米尼亚诺,B。;维甘诺,D。;Arbona,A。;Bona-Casas,C。;里戈,A。;Bezares,M。;博纳,C。;马萨诸塞州,J。量子引力。,35 (2018) ·doi:10.1088/1361-6382/aad7f6
[64] Pareschi,L。;Russo,G.,刚性微分方程组的隐式-显式runge-kutta格式,《数值分析的最新趋势》,第269-88页(2000),纽约州豪珀市:新星科学出版社,纽约州哈珀市·Zbl 1018.65093号
[65] Pareschi,L。;Russo,G.,J.科学。计算。,25, 129 (2005) ·兹比尔1203.65111 ·doi:10.1007/s10915-004-4636-4
[66] Pareschi,L。;Russo,G。;Hou,T.Y。;Tadmor,E.,《双曲问题:理论、数值、应用》,第241-51页(2003),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1024.00068号
[67] Perego,A。;根号D。;Bernuzzi,S.,天体物理学。J.莱特。,850,第37页(2017年)·doi:10.3847/2041-8213/aa9ab9
[68] Piao,X。;Kim,P。;Kim,D.,J.计算。物理。,366, 327 (2018) ·Zbl 1406.65098号 ·doi:10.1016/j.jcp.2018.04.019
[69] Pomraning,G.C.,天体物理学。J.,266841(1983)·doi:10.1086/160832
[70] Pons,J.A。;伊巴内兹,J.M。;Miralles,J.A.,孟买。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,317550(2000)·doi:10.1046/j.1365-8711.2000.03679.x
[71] 出版社,W。;Teukolsky,S。;韦特林。;Flannery,B.,《数字配方:科学计算的艺术》(2007),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 1132.65001号
[72] 根号D。;Abdikamalov,E。;雷佐拉,L。;Ott,C.D.,J.计算。物理。,242, 648 (2013) ·Zbl 1310.85002号 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.01.048
[73] 根号D。;贝努齐,S。;佩雷戈,A。;Haas,R.,周一。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,5121499(2022)·doi:10.1093/mnras/stac589
[74] 根号D。;加莱亚齐,F。;利普纳,J。;罗伯茨,L.F。;Ott,C.D。;Rezzolla,L.,周一。不是。R.阿斯顿。Soc.,460,3255(2016)·doi:10.1093/mnras/stw1227
[75] 拉姆普,M。;Janka、H-T、Astron。天体物理学。,396, 361 (2002) ·doi:10.1051/0004-6361:20021398
[76] Rider,W.J。;Lowrie,R.B.,国际期刊数字。液体方法,40,479(2002)·Zbl 1019.76032号 ·数字对象标识代码:10.1002/fld.334
[77] Ripperda,B。;巴基尼,F。;俄勒冈州波思。;大多数,E.R。;奥利瓦雷斯,H。;Nathanail,A。;雷佐拉,L。;Teunissen,J。;Keppens,R.,天体物理学。补充期刊。,244, 10 (2019) ·doi:10.3847/1538-4365/ab3922
[78] 罗斯沃格,S。;Liebendörfer,M.,周一。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,342,673(2003)·doi:10.1046/j.1365-8711.2003.06579.x
[79] 罗斯,N。;Anninos,P。;罗宾逊,P.B。;彼得森,J.L。;波拉克,B。;Mangan,T.K。;Beyer,K.,《天体物理学》。J.,933226(2022)·doi:10.3847/1538-4357/ac75cb
[80] Ruffert,M。;Janka,H.T。;谢弗·G·阿童木。天体物理学。,311, 532 (1996)
[81] 萨多夫斯基,A。;Narayan,R。;Tchekhovskoy,A。;朱,Y.,Mon。不是。R.阿斯顿。Soc.,429,3533(2013)·doi:10.1093/mnras/sts632
[82] Sekiguchi,Y.,班级。量子引力。,27 (2010) ·Zbl 1190.85006号 ·doi:10.1088/0264-9381/27/11/114107
[83] Sekiguchi,Y。;Kiuchi,K。;Kyutoku,K。;柴田,M.,Phys。版次D,91(2015)·doi:10.1103/PhysRevD.91.064059
[84] Sekiguchi,Y。;Kiuchi,K。;Kyutoku,K。;柴田,M。;Taniguchi,K.,《物理学》。D版,93(2016)·doi:10.1103/PhysRevD.93.124046
[85] 柴田,M。;Kiuchi,K。;Sekiguchi,Y-i;Suwa,Y.,项目。西奥。物理。,125, 1255 (2011) ·Zbl 1229.83040号 ·doi:10.1143/PTP.125.1255
[86] Shu,C-W,SIAM J.科学。统计计算。,9,1073(1988)·Zbl 0662.65081号 ·doi:10.1137/0909073
[87] 舒,C-W;Quarteroni,A.,双曲守恒律的本质非振荡和加权本质非振荡格式,非线性双曲方程的高级数值逼近:国际数学中心第二届会议上的讲座(C.I.M.E.)(意大利塞特拉罗,1997年6月23日至28日),pp 325-432(1998),柏林:施普林格,柏林·Zbl 0927.65111号
[88] 舒,C-W;Osher,S.,J.计算。物理。,77, 439-71 (1988) ·Zbl 0653.65072号 ·doi:10.1016/0021-9991(88)90177-5
[89] 斯金纳,医学硕士。;杜伦斯,J.C。;Burrows,A。;根号D。;Vartanyan,D.,天体物理学。补充期刊。,241, 7 (2019) ·doi:10.3847/1538-4365/ab007f
[90] 史密特,J.M。;塞诺霍尔斯基,J。;Dullemond,C.P.,Astron。天体物理学。,325, 203 (1997)
[91] Sun,L。;鲁伊斯,M。;夏皮罗,S.L。;Tsokaros,A.,《物理学》。D版,105(2022)·doi:10.1103/PhysRevD.105.104028
[92] Suresh,A。;Huynh,H.,J.计算。物理。,136, 83 (1997) ·Zbl 0886.65099号 ·doi:10.1006/jcph.1997.5745
[93] Tang,H。;Dong,W。;Agrawal,A.,J.计算。申请。数学。,333, 404 (2018) ·Zbl 1422.65443号 ·doi:10.1016/j.cam.2017.10.017
[94] Thorne,K.S.,周一。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,194439(1981)·Zbl 0453.76108号 ·doi:10.1093/mnras/194.2.439
[95] Vaytet,北。;审计,E。;Dubroca,B。;Delahaye,F.和J.Quant。光谱学。辐射。转让,1121323(2011)·doi:10.1016/j.jqsrt.2011.01.027
[96] 维甘诺,D。;阿奎莱拉·米雷特,R。;卡拉斯科,F。;米尼亚诺,B。;Palenzuela,C.,物理学。D版,101(2020)·doi:10.1103/PhysRevD.101.123019
[97] 维甘诺,D。;阿吉莱拉·米雷特,R。;Palenzuela,C.,物理。流体,31(2019)·doi:10.1063/1.5121546
[98] 维甘诺,D。;Martínez-Gómez,D。;Pons,J.A。;Palenzuela,C。;卡拉斯科,F。;米尼亚诺,B。;Arbona,A。;博纳,C。;Massó,J.,计算。物理学。社区。,237, 168 (2019) ·Zbl 07683939号 ·doi:10.1016/j.cpc.2018.11.022
[99] Weih,L.R。;奥利瓦雷斯,H。;Rezzolla,L.,周一。不是。R.阿斯顿。Soc.,495,2285(2020年)·doi:10.1093/mnras/staa1297
[100] Werneck,L.R.,物理学。D版,107(2023)·doi:10.1103/PhysRevD.107.044037
[101] Zappa,F。;贝努齐,S。;根号D。;Perego,A.,周一。不是。R.阿斯顿。社会,5201481(2023)·数字对象标识代码:10.1093/mnras/stad107
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。