六维相空间中无碰撞玻尔兹曼方程的直接积分：自引力系统
天体物理仪器与方法
2015-06-05 v1 宇宙学与河外天体物理
计算物理
摘要
我们提出了一种数值模拟无碰撞自引力系统的方案，该方案直接在六维相空间中积分Vlasov-Poisson方程。通过一系列大规模数值模拟的结果，我们证明了该方案能够正确模拟无碰撞自引力系统。该积分方案基于最近在等离子体物理中发展的正通量守恒方法。我们通过若干测试计算来检验代码的精度，包括King球稳定性、引力不稳定性以及Landau阻尼。我们表明，在我们研究的所有测试案例中，质量和能量都得到了精确守恒。结果与线性理论预测和/或解析解吻合良好。分布函数保持正定性且无振荡。最大的模拟在64^6网格上运行。计算速度与处理器数量成良好比例，因此我们的代码在大规模并行超级计算机上高效运行。
引用
@article{arxiv.1206.6152,
title = {Direct Integration of the Collisionless Boltzmann Equation in Six-dimensional Phase Space: Self-gravitating Systems},
author = {Kohji Yoshikawa and Naoki Yoshida and Masayuki Umemura},
journal= {arXiv preprint arXiv:1206.6152},
year = {2015}
}
备注
35 pages, 19 figures. Submitted to the Astrophysical Journal