Athena++ 框架对一般状态方程的扩展
天体物理仪器与方法
2020-05-06 v3 计算物理
流体动力学
摘要
我们提出了对 Athena++ 框架的修改，以启用一般状态方程（EOS）的使用。我们这样做的部分动机是模拟瞬变天体物理现象，因为这类事件通常不能被理想气体很好地近似。这需要对 Athena++ 中实现的黎曼求解器进行更改。我们讨论了为任意 EOS 所需的对 HLLC 和 HLLD 求解器以及 EOS 调用的调整。我们利用基于氢电离的较为简单但非平凡、适用于从原子氢到电离氢转变的 EOS，在若干测试中展示了代码的可靠性。此外，我们使用适用于核统计平衡为良好近似的区域的电子-正电子 Helmholtz EOS 进行了测试。这些新的复杂 EOS 测试总体表明，我们对 Athena++ 的修改以线性收敛准确求解黎曼问题，并以二次收敛通过线性波测试。我们提供测试解作为检验其他流体动力学代码准确性的手段。我们对 Athena++ 的测试和补充将使得需要进一步研究需要真实 EOS 处理的（磁）流体动力学问题成为可能。
引用
@article{arxiv.1909.05274,
title = {An Extension of the Athena++ Framework for General Equations of State},
author = {Matthew S. B. Coleman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.05274},
year = {2020}
}
备注
32 pages, 12 figures, 18 tables, accepted by ApJS