grim：一种灵活、守恒的相对论流体理论格式
天体物理仪器与方法
2017-03-15 v1 高能天体物理现象
摘要
热的、稀薄的、相对论性等离子体，如亚爱丁顿黑洞吸积流，预计是无碰撞的，但通常使用理想广义相对论磁流体动力学（GRMHD）作为流体建模。耗散效应如热传导和粘性在无碰撞等离子体中可能很重要，并可能改变流动的动力学和辐射特性，与理想流体模型不同；我们将包含这些过程的模型称为扩展GRMHD。这里我们描述了一个新的守恒代码grim，它能够高效地整合上述及其他物理过程。grim将时间演化和守恒方案所需的原始变量反演结合到一个步骤中，使用仅需要控制方程残差作为输入的算法。该算法使代码对物理无知，并且在时间步进方案方面具有灵活性。grim在CPU和GPU上运行，使用相同的代码。我们制定了一个性能模型，并用它来表明我们的实现在两种架构上都运行最佳。grim正确捕捉了经典GRMHD测试问题，以及一套新的包含各向异性传导和粘性的狭义和广义相对论中的线性和非线性测试问题。作为测试和示例应用，我们解析了由于耗散引起的激波子结构，并报告了相对论版本的磁热不稳定性、热通量驱动的浮力不稳定性（由各向异性热传导引起）以及消防水带不稳定性（由各向异性压力即粘性引起）。最后，我们展示了一个使用扩展GRMHD围绕Kerr黑洞的吸积流的示例积分。
引用
@article{arxiv.1702.01106,
title = {grim: A Flexible, Conservative Scheme for Relativistic Fluid Theories},
author = {Mani Chandra and Francois Foucart and Charles F. Gammie},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.01106},
year = {2017}
}