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GRADSPH:用于自引力天体物理流体动力学的并行平滑粒子流体动力学代码。 (英语) Zbl 1198.85004号

摘要:我们描述了GRADSPH第一版中实现的算法,GRADSPH是一个并行、基于树的平滑粒子流体动力学代码,用于模拟用FORTRAN 90编写的自引力天体物理系统。本文详细介绍了光滑粒子流体(SPH)描述的实现,其中使用无网格方法模拟可压缩气体动力学。这是用传统的SPH方法通过“粒子”来实现的,“粒子”利用插值核对流体特性进行采样。SPH框架中的自引力流体动力学方程是从拉格朗日方程中独立导出的,并在流体动力学和重力加速度方程中考虑了可变平滑长度(“GRAD-h”)项。Barnes-Hut树用于处理自重和更新相邻粒子列表。此外,该代码在各自的时间步长上更新粒子属性,并使用基本的并行化策略在具有分布式内存体系结构的并行计算机系统上加速计算。对代码进行了一维和三维的广泛测试。最后,我们描述了公开可用的代码3D版本的程序组织,以及有关输入和输出文件结构和程序执行的详细信息。

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85-04 天文学和天体物理学相关问题的软件、源代码等
85A25型 天文学和天体物理学中的辐射传输
76-04 流体力学相关问题的软件、源代码等
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参考文献:

[1] Lucy,L.B.,《裂变假说测试的数值方法》,Astron。J.,82,1013-1024(1977)
[2] Gingold,R.A。;Monaghan,J.J.,《平滑粒子流体动力学:非球形恒星的理论和应用》,孟买。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,181,375-389(1977)·Zbl 0421.76032号
[3] Larsquist,L。;Katz,N.,TREESPH:SPH与层次树方法的统一,ApJSS,70419-446(1989)
[4] 斯普林格尔,V。;吉田,N。;怀特,S.,《小工具:无碰撞和气体动力学宇宙学模拟的代码》,《新天文学》,679-117(2001)
[5] 科尔拉,P。;Woodward,P.R.,《气体动力学模拟的分段抛物线法(PPM)》,JCP,54,174-201(1984)·Zbl 0531.76082号
[6] 迈耶,L。;奎因,T。;Wadsley,J。;Stadel,J.,《引力不稳定原行星盘的演化:碎片化和可能的巨行星形成》,《天体物理学》。J.,609,1045-1064(2004)
[7] Bate,M.R.,分子云核心坍塌成恒星密度:第一次三维计算,ApJL,508,L95-L98(1998)
[8] 李毅。;Hernquist,L。;Robertson,B。;考克斯·T·J。;霍普金斯大学。;斯普林格尔,V。;高,L。;Di Matteo,T。;Zentner,A.R。;詹金斯,A。;Yoshida,N.,从等级星系合并形成(z\sim 6)类星体,天体物理学。J.,665187-208(2007)
[9] Herant,M。;Benz,W.,超新星爆发后流体动力学1987 A,天体物理学。J.,387,294-308(1992)
[10] 拉西奥,F.R。;Shapiro,S.L.,二元聚并的流体动力学。二、。带有\(\伽马=5/3 \)的多形性,天体物理学。J.,43887-903(1995)
[11] Monaghan,J.J.,《光滑粒子流体动力学》,天文学家Ann.Rev。澳大利亚。,30, 543-574 (1992)
[12] Monaghan,J.J.,《平滑粒子流体动力学》,众议员程序。物理。,68, 1703-1759 (2005)
[13] 博登海默,P。;Laughlin,G.P。;Rózyczka,M。;Yorke,H.W.,《天体物理学中的数值方法》。导论,天文系列。和天体物理学。(2007),《泰勒和弗朗西斯:泰勒和弗朗西斯·纽约》·Zbl 1119.85001号
[14] Nelson,R.P。;Papaloizou,J.C.B.,《平滑粒子流体动力学中的可变平滑长度和能量守恒》,周一。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,270,1-20(1994)
[15] Monaghan,J.J.,《SPH可压缩湍流》,周一。不是。R.阿斯顿。《社会》,335843-852(2002)
[16] 莫纳汉,J.J。;普赖斯,D.J.,相对论光滑粒子流体动力学的变分原理,孟买。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,328,381-392(2001)
[17] 斯普林格尔,V。;Hernquist,L.,《宇宙学平滑粒子流体动力学模拟:熵方程》,Mon。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,333649-664(2002)
[18] Eckart,C.,水动力学变分原理,物理学。流体,3421-427(1960)·Zbl 0101.18604号
[19] 普莱斯,D.J。;Monaghan,J.J.,《平滑粒子磁流体动力学II:变分原理和可变平滑长度项》,Mon。不是。R.阿斯顿。Soc.,348,1139-152(2004年)
[20] D.J.Price,博士论文,英国剑桥大学,2004年,astro-ph/0507472;D.J.Price,博士论文,英国剑桥大学,2004年,astro-ph/0507472
[21] Price,D.J.,SPH中的不连续性和Kelvin-Helmholtz不稳定性建模,J.Comp。物理。,227, 24, 10040-10057 (2008) ·Zbl 1218.76037号
[22] Monaghan,J.J.,SPH和Riemann解算器,J.Comput。物理。,136, 298-307 (1997) ·Zbl 0893.76069号
[23] Monaghan,J.J.,粒子法冲击模拟SPH,J.Comput。物理。,52, 2, 374-389 (1983) ·Zbl 0572.76059号
[24] 莫里斯,J.P。;Monaghan,J.J.,降低SPH粘度的开关,J.Compute。物理。,136, 1, 41-50 (1997) ·Zbl 0889.76065号
[25] 莫纳汉,J.J。;Lattanzio,J.C.,《天体物理问题的精细粒子方法》,Astron。天体物理学。,149, 135-143 (1985) ·Zbl 0622.76054号
[26] Balsara,D.S.,《光滑粒子流体动力学的冯·诺依曼稳定性分析——优化算法建议》,J.Compute。物理。,121, 357-372 (1995) ·Zbl 0835.76070号
[27] 普莱斯,D.J。;Monaghan,J.J.,《平滑粒子磁流体力学III。多维测试和(nabla\cdot\overrightarrow{B})约束》,Mon。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,364,384-406(2005)
[28] 巴恩斯,J。;Hut,P.,《一种分层的(O(N\log N)力计算算法》,《自然》,32446-449(1986)
[30] Hernquist,L.,树代码的性能特征,ApJS,64,715-734(1987)
[31] Salmon,J.K。;Warren,M.S.,《树码壁橱中的骷髅》,J.Compute。物理。,111, 136-155 (1994) ·Zbl 0796.70002号
[32] Goldstein,H.,经典力学(1980),Addison-Wesley:Addison-Whesley Reading,MA·Zbl 0491.70001号
[33] 普莱斯,D.J。;Monaghan,D.J.,平滑粒子流体动力学和N体代码中自适应重力软化的能量守恒形式,Mon。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,3741347-1358(2007)
[34] 塞尔纳,A。;Domingez-Tenreiro,R。;Saiz,A.,《平滑粒子流体动力学中的守恒定律:DEVA代码》,天体物理学。J.,597,878-892(2003)
[35] 博泽,R.J。;Jacobs,P.A.,《使用平滑粒子流体动力学代码的分布式和共享内存并行性》,ANZIAM J.,44,E,C202-C228(2003)·Zbl 1123.76355号
[36] Sod,G.A.,非线性双曲守恒律的几种有限差分方法综述,J.Compute。物理。,21, 1-31 (1978) ·Zbl 0387.76063号
[37] Toro,E.F.,《流体动力学的黎曼解算器和数值方法》。《实践导论》(2001),柏林:柏林施普林格出版社
[38] Evrard,A.,《超越N体:3D宇宙气体动力学》,周一。不是。R.阿斯顿。Soc.,235,911-934(1988)·兹伯利0662.76095
[39] 斯坦梅茨,M。;Müller,E.,《关于平滑粒子流体动力学的能力和限制》,Astron。天体物理学。,268391-410(1988年)
[40] Hartmann,L.,《恒星形成中的吸积过程》(2000),剑桥大学出版社
[41] Boss,A。;Bodenheimer,P.,《旋转原恒星的碎裂:两种三维计算机代码的比较》,天体物理学。J.,234289-295(1979)
[42] Sigalotti Di,G.L。;Klapp,J.,分子云核心的引力坍塌和碎裂,国际。现代物理学杂志。D、 10、2、115-211(2001)
[43] Burkert,A。;Bodenheimer,P.,坍缩原恒星中的多重碎裂,周一。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,264798-806(1993)
[44] Kitsionas,S。;Withworth,A.P.,《带粒子分裂的平滑粒子流体力学》,应用于自引力坍塌,周一。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,330,1,129-136(2002)
[45] Boss,A。;Fisher,R.T。;Klein,R.I。;McKee,C.F.,《牛仔裤条件与坍塌分子云核心:丝状物还是双星?》?,天体物理学。J.,528325-335(2000)
[46] Truelove,J.K。;Klein,R.I。;McKee,C.F。;霍利曼,J.H。;豪厄尔,L.H。;Greenough,J.H。;Woods,D.T.,《三维自适应网格细化的自引力流体动力学:分子云坍缩和碎裂的方法和应用》,天体物理学。J.,495,821-852(1998)
[47] Arreaga-Garcia,G。;Klapp,J。;Sigalotti Di,G.L。;Gabbasov,R.,《Gadget-2分子云核心的引力坍塌和碎裂》,天体物理学。J.,666290-308(2007)
[48] Klein,R.I。;Fisher,R.T。;McKee,C.F。;Truelove,J.K.(Miyama,S.;Tomisaka,K.;Hanawa,T.,《数值天体物理学》1998(1999),Kluwer:Kluwer-Dordrecht),131-141
[49] 温克勒,K.H.A。;Newman,M.J.,《球对称太阳型恒星的形成:II》。详细本构关系的影响,天体物理学。J.,238311-325(1980)
[50] 贝特,M.R。;Burkert,A.,利用自重进行平滑粒子计算的分辨率要求,周一。不是。R.阿斯顿。Soc.,2881060-1072(1997年)
[51] Price,D.J.,《Splash:平滑粒子流体动力学模拟的交互式可视化工具》,PASA,24,3,159-173(2007)
[52] DeRose,L。;霍默,B。;Johnson,D.,《检测高端大规模并行系统上的负载不平衡》,(Kemarec,A.-M.;Boug,L.;Priol,T.,Euro-Par 2007。2007年欧洲议会,LNCS,第4641卷(2007年),施普林格-弗拉格:柏林施普林格),150-159
[53] Barnes,J.,J.计算。物理。,87, 1, 161-170 (1990) ·Zbl 0689.68002号
[54] 贝奇亚尼,美国。;Antonuccio-Denogu,V.,你准备好在宇宙中飞行了吗?一种用于并行超级计算机的多平台(N)体树代码,Compute。物理。Comm.,136,54-63(2001)·Zbl 0978.83500号
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