Magritte：一个现代三维辐射转移软件库 II. 自适应光线追踪、网格构建与约简
天体物理仪器与方法
2020-12-01 v1
摘要
辐射转移是一个众所周知的困难且计算需求高昂的问题。然而，它几乎是全部天体物理和宇宙学模拟中不可或缺的组成部分。选择合适的离散化方案是模拟的关键部分，因为它不仅决定模型的直接内存开销，还在很大程度上决定计算成本和可实现的精度。在本文中，我们展示了适当的方向离散化方案以及空间模型网格的选择如何有助于降低计算成本，同时在很大程度上保持精度。首先，我们讨论了在三维辐射转移库 Magritte 中实现的自适应光线追踪方案，该方案使光线适应空间网格并使用基于 HEALPix 的层次化方向离散化。其次，我们展示了如何使用免费开源软件库 Gmsh 生成可轻松为 Magritte 定制的高质量网格。特别地，我们展示了网格的局部单元尺寸分布如何用于优化对解析定义和数值定义模型的采样。此外，我们表明当使用流体动力学模拟的输出作为辐射转移模拟的输入时，输入模型中的单元数量通常可以减少一个数量级，而辐射场精度无显著损失。我们基于自适应网格加密（AMR）产生的层次化八叉树网格的两个模型，以及基于光滑粒子流体动力学（SPH）数据的两个模型证明了这一点。
引用
@article{arxiv.2011.14998,
title = {Magritte, a modern software library for 3D radiative transfer: II. Adaptive ray-tracing, mesh construction and reduction},
author = {Frederik De Ceuster and Jan Bolte and Ward Homan and Silke Maes and Jolien Malfait and Leen Decin and Jeremy Yates and Peter Boyle and James Hetherington},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.14998},
year = {2020}
}
备注
12 pages, published in MNRAS