具有个体时间步的动量守恒 N 体方案
天体物理仪器与方法
2018-01-01 v1 宇宙学与河外天体物理
星系天体物理
摘要
N 体模拟研究 N 个粒子在相互长距离力（如引力）影响下的动力学。实际上，若 N 体代码使用近似泊松求解器或个体时间步，则会违背牛顿第三定律。在本研究中，我们通过结合基于快速多极法（FMM）的泊松求解器与采用层级哈密顿分裂（HHS）技术的时间积分器，构建了一种新颖的 N 体方案。我们使用星系动力学中的若干问题对无碰撞系统的实现进行了测试。由于这两个关键组件的动量守恒性质，新的 N 体方案也是动量守恒的。此外，借助该积分器，我们可充分利用 FMM 的 O(N) 复杂度。随着力对称性的恢复，我们能大幅改善角动量守恒与能量守恒。新方案将适用于星系动力学与结构形成的诸多应用。我们的实现位于代码 Taichi 中，公开可用地址为 https://bitbucket.org/qirong_zhu/taichi_public/。
引用
@article{arxiv.1712.10116,
title = {A momentum conserving $N$-body scheme with individual timesteps},
author = {Qirong Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.10116},
year = {2018}
}
备注
14 pages, 11 figures; comments welcome!