超相对论性喷流的模拟研究——I. 一个相对论流体动力学新代码
高能天体物理现象
2021-11-03 v2 天体物理仪器与方法
摘要
为研究注入星系团介质（ICM）中的超相对论性喷流的结构及相关的流动动力学（如激波、速度剪切和湍流），我们基于加权本质无振荡（WENO）格式在笛卡尔坐标系中开发了一款新的特殊相对论流体动力学（RHD）代码。它是一种高空间精度的有限差分格式，已广泛用于求解双曲型守恒方程系统。该代码配备了不同的 WENO 版本，如五阶精度的 WENO-JS（Jiang & Shu 1996）、WENO-Z 和 WENO-ZA，以及不同的时间积分方法，如四阶精度的 Runge-Kutta（RK4）和强稳定保持 RK（SSPRK），并实现了在相对论 regime 下逼近单组分理想气体状态方程（EOS）的 EOS。此外，它结合了沿横向方向的高阶精度通量平均以增强多维问题的精度，以及对声学模式特征值的修正以有效控制疖状不稳定性。通过广泛的数值测试，我们评估了代码的精度与鲁棒性，并选择 WENO-Z、SSPRK 以及 Ryu 等人（2006）建议的 EOS 作为超相对论性喷流模拟的基准设置。我们使用该代码进行超相对论性喷流研究的结果在 accompanying 论文中报道（Seo 等人 2021，论文 II）。
引用
@article{arxiv.2106.04101,
title = {A Simulation Study of Ultra-Relativistic Jets -- I. A New Code for Relativistic Hydrodynamics},
author = {Jeongbhin Seo and Hyesung Kang and Dongsu Ryu and Seungwoo Ha and Indranil Chattopadhyay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.04101},
year = {2021}
}
备注
21 pages, 10 figures, accepted for publication in ApJ