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西蒙·波特基斯·兹瓦特;佩卢佩西，印蒂;卡门·马丁内斯·巴博萨;范·埃尔特伦，阿扬;史蒂夫·麦克米兰

用于引力动力学多尺度模拟的非侵入式分层耦合策略。 （英语） Zbl 1454.85005号

Commun公司。非线性科学。数字。模拟。 85，文章ID 105240，23 p.（2020）.
摘要：分层代码耦合策略使得将单个数值解算器的结果合并为一个自洽辛解成为可能。我们探讨了允许这种耦合策略非侵入的可能性。在这种情况下，底层的数值实现不受耦合本身的影响，但其功能在接口中进行。这种方法对于求解大范围自引力系统的运动方程是有效的。我们采用一个专门的集成器来解决问题的每个特定部分，并将结果合并为一个自我协调的解决方案。特别是，我们探索了将嵌入宏观系统中的一个或多个微观系统的演化组合在一起的可能性。这里给出的概括桥包括高阶耦合策略（从经典的2阶到10阶），但我们还演示了如何嵌套多个桥，以及如何在桥的时间步长引入额外的过程来丰富物理，例如通过合并耗散过程或。这种增强允许在经典牛顿体积分器中包含额外的过程，而不会更改底层代码。这些附加过程包括例如雅科夫斯基效应、动力摩擦或相对论动力学。其中一些过程适用于所有粒子，而其他过程仅适用于子集。
所提出的方法是非侵入性的，即底层方法在不更改代码的情况下保持可操作性（除了添加get和set-functions以启用桥操作符）。因此，基本积分器继续使用其内部时间步长进行操作，并保留其局部优化和并行性。多个桥可以分层嵌套和耦合，从而可以构建多个嵌套增强桥的复杂环境。虽然耦合拓扑可能变得相当复杂，但我们引入了层次耦合语言（HCL），这是一种可以描述复杂桥拓扑的元语言。元语言旨在激发对更复杂层次结构的讨论，其中桥接操作符作为模式引入。我们给出了其中几种情况的示例应用程序，并讨论了这些积分器可以应用的条件。当我们将该方法应用于模拟银河系（100 kpc-空间尺度和10 Gyr-时间尺度）中的恒星群中的行星系统（非盟空间尺度和年时尺度）时，典型应用在时间和空间尺度上的范围超过10个数量级。

MSC公司：

85甲15 星系和恒星结构
85-10 天文学和天体物理学相关问题的数学建模或模拟
2015年1月70日 天体力学
85-08 天文学和天体物理学相关问题的计算方法
65页第10页 含辛积分器哈密顿系统的数值方法

关键词：

多尺度仿真;引力动力学;银河系中绕轨道运行的星团

软件：

HUAYNO公司;高尔夫球;彭塔克;盐酸;桥梁;OMUSE公司;星河明居;ASCL公司;AMUSE公司;蟒蛇;马特普洛特利布;数字Py
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\textit{S.Portegies Zwart}等人，Commun。非线性科学。数字。模拟。85，文章ID 105240，第23页（2020；兹bl 1454.85005）
全文： 内政部 arXiv公司

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