核反应网络积分方法的性能改进
太阳与恒星天体物理
2015-06-18 v2
摘要
目的：本工作旨在比较用于恒星核合成计算的三种反应网络积分方法的性能。这三种方法分别是 Gear 向后微分法、Wagoner 方法（一种二阶 Runge-Kutta 方法）以及 Bader-Deuflehard 半隐式多步法。方法：为考察所考虑的每种积分方法的效率，使用了一组温度与密度随时间变化的测试曲线。该测试集涵盖了从恒定温度和密度到白矮星并合、新星和 X 射线暴中剧烈变化条件的一系列情形。其中部分曲线是从完整的流体动力学计算中单独获得的。针对约束期望精度和精确度的输入参数，研究了积分效率。结果：发现 Gear 向后微分法在积分核反应网络时提高了精度、性能和稳定性。对于随时间剧烈变化的温度-密度曲线，发现其性能优于 Bader-Deuflehard 方法（尽管该方法对于变化更平滑的曲线非常强大）。Wagoner 方法虽然在许多场景下相对较快，但由于缺乏误差估计，对于某些积分参数的选择会表现出难以预测的不准确性。
引用
@article{arxiv.1401.5762,
title = {Performance Improvements for Nuclear Reaction Network Integration},
author = {Richard Longland and David Martin and Jordi José},
journal= {arXiv preprint arXiv:1401.5762},
year = {2015}
}
备注
13 pages, 12 figures, accepted to Astronomy and Astrophysics (section 15) - corrected units in Figs. 6-11