Athena++ 框架在全守恒自引力流体动力学中的扩展

自引力流的数值模拟演化动量方程与能量方程，以计入由随时间变化的引力势引起的加速度与引力能量释放。本工作中，我们在天体物理磁流体动力学框架 Athena++ 中利用源项实现一种用于自引力流的全守恒数值算法。我们证明，当恰当计算的源项等价于相应“引力通量”（即引力应力张量或引力能量通量）的散度时，它们是守恒的。我们提供测试问题以展示基于源项算法的若干优势，包括二阶收敛以及舍入误差级别的总动量与总能量守恒。该全守恒格式抑制了在采用不保证无旋引力的常见引力应力张量数值离散时出现的异常加速度。