基于离散坐标求解含时辐射输运方程的隐式有限体积格式

我们描述了一种隐式求解含时、频率积分辐射输运（RT）方程的新算法，该算法通过 {\sf Athena++} 与磁流体动力学（MHD）方程的显式求解器耦合。辐射场由沿离散射线的比强度表示，这些比强度在笛卡尔和曲线坐标系下均采用守恒有限体积方法演化。光子空间输运及气体与辐射相互作用的所有项均一并隐式计算。采用高效的类 Jacobi 迭代格式求解隐式方程。这消除了 RT 中由光速引起的任何时间步长限制。我们在实验室系中演化比强度以简化输运步骤。当计算源项时，实验室系比强度通过洛伦兹变换转换到共动系。因此，该格式不需要任何关于 $v/c$ 的展开。气体的辐射能量和动量源项通过角空间中的直接求积计算。整个格式的时间步长由 MHD 模块中常规的 Courant–Friedrichs–Lewy 条件决定。我们提供了该算法的多种测试问题，包括光学厚与光学薄区域，以及气体与辐射压主导的流动，以展示其精度与效率。