thornado-hydro：一种用于超新星流体力学与核状态方程的间断伽辽金方法
高能天体物理现象
2021-03-17 v1 计算物理
摘要
本文描述了高阶中微子辐射流体力学工具包（thornado）中的非相对论流体力学算法，该工具包正利用 Runge-Kutta 间断伽辽金（RKDG）方法开发用于核坍缩超新星（CCSNe）及相关问题的多物理场模拟。更具体地说，thornado 采用谱型节点配置近似，并且我们将标准 RKDG 框架中的限制器——用于防止非物理振荡的斜率限制器以及用于防止非物理状态的边界强制限制器——进行了扩展，以能够容纳表格化核状态方程（EoS）。为展示算法在核 EoS 下的有效性，我们首先给出了在一维和二维空间理想设置下采用笛卡尔、球极坐标和柱坐标的基本测试问题的数值结果。随后，我们以一颗 15 太阳质量前身星初始化，将 RKDG 方法应用于球对称下的绝热坍缩、激波形成与激波传播问题。我们发现扩展限制器在理想设置下提升了 RKDG 方法的精度与鲁棒性。边界强制限制器提升了绝热坍缩应用中 RKDG 方法的鲁棒性，而我们发现特征场中的斜率限制易受 EoS 中结构的影响——更具体地，在从原子核与核子到体核物质的相变中。这些应用的成功标志着未来将 RKDG 方法应用于 thornado 更真实的 CCSN 模拟的重要一步。
引用
@article{arxiv.2011.04680,
title = {thornado-hydro: a discontinuous Galerkin method for supernova hydrodynamics with nuclear equations of state},
author = {David Pochik and Brandon L. Barker and Eirik Endeve and Jesse Buffaloe and Samuel J. Dunham and Nick Roberts and Anthony Mezzacappa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.04680},
year = {2021}
}