一种生成宇宙学 $N$ 体模拟预初始条件的替代方法
星系天体物理
2018-09-28 v2 宇宙学与河外天体物理
计算物理
摘要
目前，网格法和玻璃法是生成宇宙学 体模拟均匀粒子分布（即预初始条件）最常用的两种选择。在本文中，我们引入一种源自计算机图形学的替代方法，称为容量约束 Voronoi 镶嵌（CCVT）。作为一种几何平衡状态，CCVT 粒子构型满足两个约束：(i) 与每个粒子关联的 Voronoi 胞体积相等；(ii) 每个粒子位于其 Voronoi 胞的质心位置。我们表明 CCVT 构型是均匀且各向同性的，完美遵循最小功率谱 ，并且在引力作用下相当稳定。在 CCVT 生成过程中自然可纳入周期边界条件，因此我们可以通过用小周期 CCVT 平铺来获得更大的 CCVT。当将 CCVT 预初始条件应用于宇宙学 体模拟时，我们表明其表现与网格和玻璃方案一样好。CCVT 方法将有助于研究宇宙学模拟中预初始条件的数值收敛性。它也可用于设置光滑粒子流体动力学模拟中的预初始条件。
引用
@article{arxiv.1807.03574,
title = {An alternative method to generate pre-initial conditions for cosmological $N$-body simulations},
author = {Shihong Liao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.03574},
year = {2018}
}
备注
11 pages, 10 figures, minor revision on figures to match the version accepted by MNRAS, a code to generate CCVT pre-initial conditions is publicly available at https://github.com/liaoshong/ccvt-preic