恒星爆炸多维模拟的数值方法

我们介绍了利用一维恒星演化模型初始化恒星爆炸多维模拟的数值算法。将一维剖面映射到多维网格上可能会产生严重的数值伪影，其中最严重的问题之一是对物理量守恒律的破坏。我们引入了一种数值格式，用于将一维球对称数据映射到多维网格，从而确保这些物理量守恒。我们通过将真实的一维拉格朗日恒星剖面移植到新的多维欧拉流体动力学代码 CASTRO 中来验证我们的格式。结果表明，新网格上重现了剖面中的所有重要特征，并且在映射后所有分辨率下均强制执行了守恒律。我们还引入了一种数值格式，用于利用一维恒星演化模型预测的真实扰动来初始化多维超新星模拟。我们不是用随机扰动播种三维恒星剖面，而是印上速度扰动，以重现恒星中高度湍流对流区预期的 Kolmogorov 能谱。我们的模型返回了 Kolmogorov 能谱和涡旋结构，类似于模式变为非线性之前的湍流。最后，我们描述了确定模拟分辨率以捕捉流体不稳定性和核燃烧的方法。我们的算法适用于除恒星爆炸外的其他多维模拟，其范围涵盖从天体物理学到宇宙学。