用于广义相对论磁流体力学的高阶激波捕捉间断伽辽金-有限差分混合方法

我们提出了一种间断伽辽金-有限差分混合格式，可利用间断伽辽金方法实现广义相对论磁流体力学（GRMHD）的高阶激波捕捉。该混合方法在概念上十分简单：先计算下一时间步的无限制间断伽辽金候选解；若候选解不可容许，则使用稳健的有限差分方法重取该时间步。由于其后验性质，该混合格式继承了两种方法的优点：在光滑区域具有高阶指数收敛特性，同时能稳健处理间断。我们详细描述了如何在间断伽辽金与有限差分求解器之间传递解，以及稳健处理慢速移动间断并模拟磁化中子星所需的 troubled-cell 指示器。我们使用一系列标准及极具挑战性的一维、二维和三维相对论磁流体力学测试问题证明了所提方法的有效性。该混合格式从底层设计上即旨在高效模拟诸如双中子星旋进、并合与合并等天体物理问题。