利用燃烧限制器与自适应准统计平衡在多维权星模拟中精确高效计算爆轰波
高能天体物理现象
2020-03-23 v2
摘要
在超新星多维整星模拟中,目前尚无法分辨热核爆轰波(TNDW)的小尺度结构。此外,多维模拟通常使用小规模、过度简化的反应网络,并采用临时的核统计平衡(NSE)转变判据。这些近似带来的误差尚不清楚。我们在此提出一种新颖且高效的数值方案,将计算加速数个量级并能够分辨 TNDW 的结构。该数值方案包含两个重要组成部分:(1) 一种燃烧限制器,在精确保持 TNDW 内部结构的同时拓宽其宽度;(2) 将同位素自适应划分为若干处于核统计准平衡的组,从而省去近乎平衡反应的耗时燃烧计算。燃烧采用所需的大网络原位计算,无需后处理或预先描述 TNDW 后方的条件。特别地,NSE 的趋近与偏离均自洽计算。该方案易于在多维代码中实现。我们针对 TNDW 结构的精确解及从 NSE 的均匀膨胀测试了方案。结果表明,在多维整星模拟典型分辨率下,对于已分辨尺度(未应用燃烧限制器)我们以优于百分之一的精度重现了精确热力学轨迹(密度、温度等),同时将未分辨尺度(被燃烧限制器拓宽)的误差保持在百分之几以内。
引用
@article{arxiv.1912.06151,
title = {An accurate and efficient numerical calculation of detonation waves in multidimensional supernova simulations using a burning limiter and adaptive quasi-statistical equilibrium},
author = {Doron Kushnir and Boaz Katz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.06151},
year = {2020}
}
备注
21 pages, 15 figures. The main results are summarized in the first 5 pages (with 3 figures). Revised following referee's review