FastChem：一个用于中性/电离气相高效复杂化学平衡计算并应用于恒星与行星大气的计算机程序
地球与行星天体物理
2018-06-27 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
为计算复杂的中性/电离气相化学平衡，我们提出了一个名为 FastChem 的半解析、通用且高效的计算机程序。所采用的方法基于求解一组耦合的非线性（和线性）代数方程，即质量作用定律以及包含电荷平衡的元素守恒方程，涉及多个变量。具体而言，该方程组被分解为一组各含一个变量的耦合非线性方程，在可行时解析求解以减少计算时间。值得注意的是，在低温下电子密度由 Nelder 和 Mead 方法确定。该程序用面向对象 C++ 编写，便于与其他程序耦合，同时也提供了独立版本。FastChem 可并行或顺序使用，并在 GNU 通用公共许可证第 3 版下发布于 https://github.com/exoclime/FastChem，附带若干示例应用。该代码已通过与先前研究对比成功验证，其收敛行为即使在低至 100 K、高达 1000 bar 的极端物理参数范围内也经过了测试。FastChem 即使在最具挑战性的化学情形下也能稳定、鲁棒地收敛，而这些情形有时对先前的算法构成了极端挑战。
引用
@article{arxiv.1804.05010,
title = {FastChem: A computer program for efficient complex chemical equilibrium calculations in the neutral/ionized gas phase with applications to stellar and planetary atmospheres},
author = {J. W. Stock and D. Kitzmann and A. B. C. Patzer and E. Sedlmayr},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.05010},
year = {2018}
}
备注
Submitted to MNRAS, 11 pages, 5 figures