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*引言

图1:可压缩气体中3个燃烧上升气泡的马赫数代码(顶部)和低马赫数流体动力学方法(底部)。

大量有趣的天体物理现象发生在低空马赫数。使这些流动具有完全可压缩性由于需要遵循声波。对于显式时间离散化(即,新状态仅以当前状态表示)允许的时间步长(CFL)的大小存在限制条件。时间步长受到限制,因此信息只能在计算网格中,每一时间步传播一个区域。可压缩流,信息传播速度为:u,u个+c(c),以及u-c,其中c是声速。时间步长限制在数学上表示为

Δt<min{Δx/(|u|+c)}
对于非常低的马赫数流量,这是
Δt~Δx/c
这意味着对于以马赫数M<<1移动的接口,只移动一个区域需要1/M的时间步长!

Maestro解决了流体动力学方程的重新计算滤除声波,同时保留压缩效应对手头的问题很重要。这将导致时间步长形式约束

Δt<最小值{Δx/|u|}
因此,Maestro需要更少的时间步长(减少约1/M)来模拟低马赫数流动。

数学上,我们可以认为低马赫数流动瞬时声平衡。图1显示了这一点图形化。分层大气,引发核反应。热量释放使气泡浮起。顶部面板显示的马赫数可压缩解决方案-由声波的有限传播速度可以在每个周围看到泡沫。在低面板中,使用了低马赫数方法。未付的对于瞬时声平衡,速度场为在整个领域实现,甚至远离泡沫。然而,两个代码中气泡处的流量相同,表明在这种情况下,声波对动力学。

大师是在一系列论文中发展起来的上市的在这里.

Maestro通过AMReX构建在自适应网格框架上库并使用MPI和OpenMP进行并行化。

*入门

大师正在积极发展。

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