解开宇宙速度流：一种用于宇宙学模拟的亥姆霍兹-霍奇分解算法
天体物理仪器与方法
2021-03-02 v1 宇宙学与河外天体物理
星系天体物理
摘要
在星系团内介质湍流的背景下，能够将湍流速度场分解为压缩分量和螺线分量至关重要。我们描述并实现了一种用于此目的的新方法，即执行亥姆霍兹-霍奇分解，适用于多网格、多分辨率描述，重点关注（但不局限于）AMR 宇宙学模拟的输出。该方法基于求解标势和矢势的椭圆方程，并分别通过微分导出压缩和螺线速度场。这些方程使用傅里叶（用于基础网格）和迭代（用于加密网格）方法的组合来求解。我们给出了实现的若干理想化测试，报告典型的误差中值在-量级，且 95 百分位误差低于百分之几。此外，我们还将代码应用于宇宙学模拟的结果，在所有分辨率下均达到类似精度，即使在高度非线性速度场的情况下也是如此。最后，我们仔细考察了围绕一个大型星系团的速度场分解。
引用
@article{arxiv.2102.06217,
title = {Unravelling cosmic velocity flows: a Helmholtz-Hodge decomposition algorithm for cosmological simulations},
author = {David Vallés-Pérez and Susana Planelles and Vicent Quilis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.06217},
year = {2021}
}
备注
12 pages, 8 figures; accepted for publication in Computer Physics Communications