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动力学时空的一种新的广义相对论磁流体动力学代码。 (英语) Zbl 1156.85320号

摘要:我们提出了一种新的数值代码,用于求解与爱因斯坦方程耦合的广义相对论磁流体动力学(GRMHD)方程,以在共形平面近似下进行动力学时空演化。开发该代码的主要目的是研究同时出现高磁场和强引力场的天体物理场景,如恒星核心的磁旋转坍缩、GRB的collapsar模型和中子星的演化。该规范基于现有且经过彻底测试的纯流体动力学规范,并基于其扩展以适应弱磁化流体(被动磁场近似)。这些代码过去曾被应用于模拟上述场景,输入物理的复杂程度越来越高。我们在这里提供的数值代码基于高分辨率的激波捕获格式来求解GRMHD方程,这些方程是以一阶通量守恒双曲形式浇铸的,并使用通量约束传输方法来确保磁场的螺线管条件。由于设想的天体物理应用不会明显偏离球对称性,因此爱因斯坦方程的公式采用共形平坦条件近似;这一再表明,它与核坍塌超新星和孤立中子星演化的完全广义相对论模拟非常吻合。此外,该代码可以处理多种状态方程,从简单的分析表达式到微物理列表表达式。在本文中,我们对我们的新GRMHD数值代码进行了严格的测试,表明它能够处理该代码所针对的天体物理场景中出现的所有方面,即相对论激波、强磁化流体和磁化中子星的平衡配置。作为一个应用,本文给出了一个真实前身的磁流变核坍塌模拟,并将结果与我们以前在被动磁场近似中的发现进行了比较。

MSC公司:

85A30型 天文学和天体物理学中的流体动力学和磁流体问题
83 C55 引力场与物质的宏观相互作用(流体力学等)
85-04 天文学和天体物理学相关问题的软件、源代码等

软件:

哈姆威士忌MHD
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