基于 MPI-AMRVAC 的辐射流体力学：通量限制扩散

辐射控制着许多天体物理环境的动力学与能量学。然而，捕捉辐射与物质的耦合通常是一项物理上复杂且计算代价高昂的工作。我们开发了一种数值工具，以可承受的代价在各种配置下执行辐射流体力学模拟。我们基于有限体积代码 MPI-AMRVAC 求解多维自适应网格上的流体力学方程，并引入一个新模块来处理与辐射的耦合。采用非平衡、通量限制扩散近似来封闭辐射动量与能量方程。随后在灵活框架内求解含时辐射能量方程，充分考虑辐射力与做功项，并进一步允许用户采用多种辐射-物质相互作用项（‘不透明度’）的描述。我们在一组不同辐射能量方程项占主导的标准测试用例上验证了该辐射模块。作为科学案例的初步应用，我们计算了大质量 Wolf-Rayet 星辐射驱动且光学厚超声速外流球的对称模型。这也展示了我们代码的灵活性，因为所示模拟将静态恒星结构模型中常用的不透明度与超声速流中预期的增强线不透明度参数化形式相结合。这一新模块为使用 MPI-AMRVAC 代码在光学厚环境中进行多维高分辨率辐射流体力学模拟提供了便捷且通用的工具。该代码已可用于多种天体物理应用，我们的首个目标将是 Wolf-Rayet 星恒星外流的多维模拟。