GR-Athena++：包含动态时空的磁流体力学演化

Boris Daszuta; William Cook

GR-Athena++：包含动态时空的磁流体力学演化

广义相对论与量子宇宙学 2024-06-10 v1 高能天体物理现象

作者: Boris Daszuta , William Cook

摘要

我们提出了GR-Athena++的自包含概述，这是一种通用相对论磁流体力学 (GRMHD) 代码，能够处理动态时空。该工作基于 (Daszuta+, 2021)[49] 和 (Cook+, 2023)[45] 的最新研究。我们沿用Athena++框架的若干通用方面，例如基于八叉树的自适应网格细化 (AMR) 和受约束传输，结合我们的修改，将数值相对论的 Z4c 公式仔细耦合，从而实现对动态时空的GRMHD。通过包含孤立星体时空和双星星体时空的基准问题进行初始验证测试，GR-Athena++ 表现出稳定且收敛的结果。快速旋转恒星通过黑洞形成的引力坍缩得以正确处理。在非旋转恒星的情况下，磁场不稳定性被正确捕获，保持空间偏差-free 约束的总相对违规接近机器精度。通过研究磁化双星质子星体合并中的 Kelvin-Helmholtz 不稳定性，展示了 AMR 的用途，该不稳定性在碰撞界面处得到分辨。基于任务的计算模型使GR-Athena++ 能够在超过 $10^5$ 个 CPU 核心时实现超过 80% 的强规模效率，并在约 $5 \times 10^5$ 个 CPU 核心的实际生产环境中实现优秀的弱规模。GR-Athena++ 为在强引力场和动态时空下进行GRMHD 流动仿真提供了可行的路径，同时能够充分利用超算高性能计算基础设施。

关键词

GRMHD 动态时空自适应网格细化 Z4c 公式引力坍缩

引用

@article{arxiv.2406.05126,
  title  = {GR-Athena++: magnetohydrodynamical evolution with dynamical space-time},
  author = {Boris Daszuta and William Cook},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2406.05126},
  year   = {2024}
}

备注

Invited chapter for the edited book {\it New Frontiers in GRMHD Simulations} (Eds. C. Bambi, Y. Mizuno, S. Shashank and F. Yuan, Springer Singapore, expected in 2024)

GR-Athena++：包含动态时空的磁流体力学演化

摘要

关键词

引用

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