Athena++ 中局部球形坍缩盒的Numerical实现与基准测试

我们在 Athena++ 磁性流体动力学代码中实现了一个用于球形坍缩/膨胀气体云的局部模型。该局部模型由时变几何的笛卡尔周期盒构成。我们 presented 一系列基准测试问题，包括该局部模型的非线性解和线性扰动，确认了代码的预期性能。在球形坍缩过程中，水平剪切流被放大，对应于全局问题中环形流的角动量守恒；声波的速度和振幅在局部坐标系中增加，由于盒子特征长度尺度的缩小，这可能导致局部盒中的有效声速各向异性。我们的算法在机器精度水平上保守质量和动量。这一局部模型的数值实现潜在可用于研究自恒星坍缩期间的局部物理和流体不稳定性，为更好地理解恒星和行星形成的最早阶段提供了强大的框架。