SPH中反馈的实现：走向方法的一致性

我们利用平滑粒子流体动力学（SPH）对超新星和黑洞的反馈进行模拟。这类强扰动在标准时间积分方案下处理不准确，导致能量守恒不佳，这一问题常被忽视。我们首次证明，在无辐射冷却的情况下，当使用精确的时间积分时，热反馈和动能反馈可实现一致性。为在使用更高效的时间积分方案（例如分层时间步长方案）时保持反馈方法的一致性，我们实现了Saitoh & Makino（2009）提出的时间步长限制器的一个修正版本。我们将该限制器应用于一般测试案例，并首先表明，当能量在随机时刻注入时，该方案对能量守恒的违反可达近四个数量级。为解决此问题，我们发现不仅需要确保信息的快速传播，还必须强制系统对能量扰动做出即时响应。本文提出的处理强反馈事件的方法，使我们能够在所有测试中将能量守恒维持在百分之一的水平，即使所有可用能量仅注入单个粒子。我们认为，只有当时间积分方案保持高水平的能量守恒时，数值模拟中的反馈方法一致性才能实现。