Smoothed Particle Hydrodynamics Confronts Theory: Formation of Standing Shocks in Accretion Disks and Winds Around Black Holes
本文给出了薄吸积盘和风的数值模拟结果。为此，我们使用平滑粒子流体动力学（SPH）技术。我们表明，模拟同意与最近的理论工作的冲击形成。最重要的结论是无粘流中的激波是极其稳定的。对于第一次，我们的工作也消除了在绝热流中的冲击的位置和稳定性方面的模糊性。
1993-10-27 astro-ph
Reformulation of Smoothed Particle Hydrodynamics with Riemann Solver
将光滑粒子流体动力学方程转化为卷积形式，导出了新的粒子演化方程。同样的演化运动方程也是用新的作用原理推导出来的。作用在每个粒子上的力通过求解黎曼问题来确定。黎曼解算器的使用加强了该方法，使其在研究强冲击现象时更加准确。显示了可变平滑长度的处方。这些技术是以严格的守恒形式实现的。一些测试问题的结果也显示。
2002-06-24 astro-ph
Artificial viscosity in simulation of shock waves by smoothed particle hydrodynamics
在光滑粒子流体力学中重新考虑了人工粘性，以防止粒子间渗透，不必要的加热和非物理解决方案。将Monaghan标准人工粘性系数视为时间变量，并提出了一种限制条件，以避免在亚音速区产生不希望的影响。绝热和等温情况下的激波形成被用来研究这种改进的人工粘度配方的能力。计算机实验表明，该方法是可行的，其精度也是可以接受的。
2007-11-10 astro-ph
The thermodynamics of collapsing molecular cloud cores using smoothed particle hydrodynamics with radiative transfer
我们提出了一系列的计算研究的分子云核的崩溃进行使用三维光滑粒子流体动力学代码与辐射转移在通量限制扩散近似的结果。每次计算的不透明度和比热容相同。然而，我们发现，在模拟过程中的温度演变从不同的初始条件时，显着不同。即使是具有不同初始密度的球对称云，其发展也有明显的不同。我们的结论是，简单的正压状态方程，如在以前的一些计算中所使用的，提供了最好的粗略近似的气体的热行为。为了获得准确的温度，辐射转移是必要的。
2005-11-23 astro-ph
A faster algorithm for smoothed particle hydrodynamics with radiative transfer in the flux-limited diffusion approximation
我们描述了一种新的，更快的隐式算法求解辐射流体动力学方程的通量限制扩散近似光滑粒子流体动力学。这改进了Whitehouse & Bate的方法，使用了Gauss-Seidel迭代方法，而不是迭代粒子对之间的能量交换。新算法通常比旧算法快数千倍，这将使更复杂的问题得到解决。新算法使用Turner & Stone对ZEUS-2D进行的相同测试进行测试，并由Whitehouse & Bate重复。
2005-09-28 astro-ph
A new algorithm for modelling photoionising radiation in smoothed particle hydrodynamics
我们提出了一种新的快速算法，它允许模拟电离辐射从点源被包括在高分辨率的三维光滑粒子流体动力学模拟恒星团簇形成。我们采用Strömgren体积技术，在该技术中，我们使用的源和一个给定的目标粒子之间的视线附近的粒子的密度，以定位在目标的方向上的电离前沿。除了一维测试之外，我们还将我们的代码与三维蒙特卡罗辐射转移代码MOCASSIN进行了完全三维的比较，并表明即使在高度复杂的情况下，我们也取得了良好的一致性。密度场。
2007-05-23 astro-ph
SNSPH: A Parallel 3-D Smoothed Particle Radiation Hydrodynamics Code
我们提供了一个描述SNSPH代码-一个并行的3维辐射流体动力学代码实现树码重力，光滑粒子流体动力学和通量限制扩散运输计划。我们为这段代码提供了物理和并行化技术的描述。我们提出了一套代码测试（标准的和新的）的性能结果，显示了这样的代码的多功能性，但重点是我们认为是核心坍缩超新星建模的重要方面。
2005-12-21 astro-ph
Smoothed particle hydrodynamics with radiative transfer in the flux-limited diffusion approximation
我们描述的实施和测试的平滑粒子流体动力学（SPH）代码，解决了辐射流体动力学方程的通量限制扩散（FLD）近似。导出了辐射流体动力学显式积分格式的SPH方程，并进行了检验。我们还讨论了一个隐式的数值方案，用于解决辐射方程，允许系统使用的时间步长比显式辐射时间步长长得多的演变。该代码进行测试的各种一维辐射流体力学问题，包括辐射传播的光学薄介质，光学厚和薄的冲击，亚临界和超临界辐射冲击，和辐射为主的冲击。Turner和Stone（2001）也进行了许多测试，以测试他们为ZEUS-2D代码实现的FLD模块。在这些测试中，SPH代码的性能至少与ZEUS-2D代码一样好。
2004-07-12 astro-ph
A Criterion for the choice of the interpolation kernel in Smoothed Particle Hydrodynamics
我们研究的问题的适当选择的插值内核中使用的函数的梯度的评价。这种插值技术经常用于应用中，例如，它是典型的光滑粒子流体动力学（SPH）。我们提出了一个最小化的过程中选择内核在n维，在类的定期，规范化，对称的功能，具有有限的时刻到足够高的顺序;该方法是有效的，当内核宽度是位置依赖的，并允许恢复守恒律在相同的顺序近似SPH，插值技术，当内核大小是恒定的。
1999-07-07 astro-ph
SPLASH: An interactive visualisation tool for Smoothed Particle Hydrodynamics simulations
本文介绍了SPLASH，一个公开可用的平滑粒子流体动力学（SPH）模拟的交互式可视化工具。SPH数据的可视化比基于网格的代码更复杂，因为数据是在一组不规则的点上定义的，因此需要映射到二维像素阵列的过程。这意味着，在实践中，许多作者只是简单地产生粒子图，提供了一个相当粗糙的模拟输出表示。在这里，我们描述的技术和算法，利用SPLASH，以提供一个快速的，交互式的和有意义的可视化的一个，两个和三维SPH结果的用户。
2007-09-06 astro-ph
Smoothed Particle Hydrodynamics coupled with Radiation Transfer
本文基于光滑粒子流体动力学（SPH）理论，构造了一个全新的辐射流体动力学求解器，并在并行计算机系统上运行。该代码旨在研究$z \gtrsim 10$第一代物体的形成和演化，其中来自各种来源的辐射反馈发挥着重要作用。该程序可以通过全隐式时间积分计算化学物种e，H $^+$，H，H $^-$，H $_2$和H $_2^+$的分数。它还可以处理多个电离辐射源，以及在莱曼-维尔纳带的辐射。我们比较了几个测试计算的结果与一维模拟的结果，我们发现彼此很好的协议。我们还评估了并行化的加速比，这是发现几乎是理想的，只要源的数量是可比的处理器的数量。
2006-01-27 astro-ph
Smoothed Particle Hydrodynamics Simulations of Ultra-Relativistic Shocks with Artificial Viscosity
在给定的任意背景时空中，我们给出了具有人工粘性的理想流体的广义相对论流体动力学方程的完全拉格朗日守恒形式。通过选择合适的拉格朗日时间演化变量来实现这种守恒公式，从这些变量中必须确定通用流体变量静止质量密度、3-速度和热力学压力。我们给出了相应的理想气体方程，并证明了解的存在唯一性。在拉格朗日公式的基础上，我们利用非相对论流体动力学的标准光滑粒子流体动力学（SPH）形式，开发了一个三维广义相对论SPH程序。本文给出了激波管和壁面激波的一维数值模拟。用我们的方法，我们可以模拟超相对论性流体流动，包括相对论性伽马因子甚至为1000的冲击。
1999-04-06 astro-ph
Axisymmetric smoothed particle hydrodynamics with self-gravity
光滑粒子流体动力学（SPH）形式主义内的轴对称形式的流体动力学方程，并检查使用理想化的情况下，从天体物理学（自由降落崩溃，内爆和进一步脉动的太阳状恒星），气体动力学（壁加热问题，两股气体的碰撞）和惯性约束聚变（ICF，烧蚀内爆的小胶囊-）。新的材料有关的标准SPH形式主义。这包括数值处理那些移动到奇点轴附近的质点，更精确的人工粘性和热传导项的表达式，以及在模拟中纳入自重力的简单方法。开发的算法来计算重力不依赖于任何类型的网格，导致一个数值方案完全兼容的拉格朗日性质的SPH方程。
2008-10-11 astro-ph
A one-parameter family of interpolating kernels for Smoothed Particle Hydrodynamics studies
在光滑粒子流体动力学（SPH）技术的背景下，分析了一类f（v）={（sin[v pi/2]）/（v pi/2）}^n插值函数.这些内核的参数n的几个值的行为进行了研究，无论是分析，以及与几个测试进行了两个维度的数字。这种核函数的主要优点在于它的灵活性，因为当n=3时，它类似于标准的广泛使用的插值样条，而当n>3时，插值函数变得更加集中，非常适合于跟踪冲击波阵面和热波等不连续性。
2008-09-16 astro-ph
Smoothed Particle Hydrodynamic Simulations of Viscous Accretion Discs Around Black Holes
粘性开普勒吸积盘在进入黑洞之前经过音速点，在接近黑洞时变为亚开普勒吸积盘.本文利用光滑粒子流体动力学方法研究了多方粘性吸积盘在一维和二维流场中的时间演化.我们发现，对于一个大的区域的参数空间，当流动粘度参数小于一个临界值，驻波形成。如果粘度非常高，那么冲击消失。在中等粘度下，圆盘在粘性时间尺度上的振荡非常显著。我们的模拟表明，这些离心支撑的高密度区域靠近黑洞的流动动力学中起着积极的作用，因此，辐射动力学。
1997-06-25 astro-ph
Smoothed Particle Hydrodynamics with particle splitting, applied to self-gravitating collapse
我们描述并演示了一种方法，用于增加局部的光滑粒子流体动力学（SPH）模拟的分辨率，通过分裂粒子。我们表明，在模拟自引力坍缩（这是假定发生在恒星形成的排序）的方法是稳定的，并提供了极大的节省计算机的时间和内存。当应用到标准的老板和Bodenheimer测试-这已被证明是严重依赖于满足的牛仔裤条件-的结果是可比的使用自适应网格细化，并与使用标准的高分辨率SPH模拟获得的结果，但他们实现了相当少的计算资源。在该方法可以安全地应用于更一般的流程之前，需要进一步的开发和测试。
2002-03-05 astro-ph
Chemo -- Dynamical evolution of disk galaxies, smoothed particles hydrodynamics approach
本文介绍一种新的化学动力学光滑粒子流体动力学（CD-SPH）程序.盘状星系被描述为一个多碎片的气体和恒星系统，嵌入冷的暗物质晕中。在标准SPH模型框架下，考虑了恒星形成过程、SNII、SNIa和PN事件以及气体的化学富集。利用这个模型，我们试图描述三轴盘状星系的动力学和化学演化。结果表明，这种方法提供了一个真实的描述过程的形成，化学和动力学演化的盘星系在宇宙学的时间尺度。
1998-10-20 astro-ph
Chemical mixing in smoothed particle hydrodynamics simulations
介绍了一种简单有效的光滑粒子流体动力学（SPH）模拟扩散算法，并将其应用于化学混合问题。基于湍流扩散的概念，我们将污染物的扩散率与当地的物理条件联系起来，从而可以解决空间和时间上的混合问题。我们将我们的处方的演变的理想化的超新星遗迹，并发现，我们可以模拟重元素的分布，而不必明确解决后冲击气体的流体动力学不稳定性。相反，污染物的扩散是隐式建模，通过其依赖于当地的速度分散。因此，我们的方法可以用于任何SPH模拟，调查化学混合，但缺乏必要的分辨率在小尺度上。潜在的应用包括现今星系中星际介质的富集，以及高红移的星系际介质。
2009-02-05 astro-ph
An Owner's Guide to Smoothed Particle Hydrodynamics
我们提出了一个实用指南光滑粒子流体动力学（\SPH）和它的应用天体物理问题。尽管非常稳健，但如果要使结果有意义，则必须小心使用\SPH \，因为\SPH \的准确性对粒子的排列和平滑核的形式很敏感。特别是，任何\SPH \模拟的初始条件必须由处于动态平衡的粒子组成。我们描述了使用\SPH时可能遇到的一些数值困难，以及如何克服这些困难。通过我们使用\SPH \代码模拟对流星、星系团和大尺度结构问题的经验，我们开发了许多诊断测试。我们在这里给出这些作为快速识别错误的帮助，以及最有效地实现\SPH的基本先决条件的列表。
1993-10-13 astro-ph
Smoothed Particle Hydrodynamics in Thermal Phases of a One Dimensional Molecular Cloud
本文研究了离子中性（或双极）扩散加热速率对分子云热相的影响。我们使用双极扩散与双流体光滑粒子流体动力学的建模，如Nejad-Asghar & Molteni所讨论的。考虑了双极漂移加热率对分子云净冷却函数的影响，研究了自引力磁化一维平板中的热相。结果表明，云的外部满足等压热不稳定判据，因此，这些区域是热不稳定的，而内部是稳定的。这一特征可能是导致坍缩分子云外部形成行星形成的原因，也可能与团块中形成致密核心的恒星有关。
2008-04-27 astro-ph
DQ Herculis in Profile: Whole Earth Telescope Observations and Smoothed Particle Hydrodynamics Simulations
武仙座DQ是1997年夏季WET北半球的主要目标。71秒信号的O-C相位图揭示了近边缘非轴对称盘的自食所导致的食外相位变化。利用光滑粒子流体动力学（SPH）方法对武仙座DQ星的正问题进行了数值模拟，并从时均结构出发计算了O-C相位随倾角的变化。WET和SPH的O-C相位变化匹配到一个显着的程度，并建议在89.5至89.7度的范围内的系统倾角。
1999-10-01 astro-ph
TRAPHIC - Radiative Transfer for Smoothed Particle Hydrodynamics Simulations
提出了一种新的光滑粒子流体动力学（SPH）辐射转移格式TRAPHIC。TRAPHIC设计用于在物理长度尺度上显示宽动态范围并包含大量光源的模拟。该算法具有空间自适应性和角度自适应性，适用于分布式存储器机器。通过引入源合并过程，避免了通常遇到的计算上昂贵的缩放与模拟中的光源的数量。（时间相关的）辐射转移方程求解跟踪个人光子包在显式光子守恒的方式直接在非结构化网格跟踪出的SPH粒子集。尽管SPH粒子的空间分布不规则，但为了实现辐射的定向传输，光子在锥体内被引导。我们提出并测试了一个并行的数值实现TRAPHIC的SPH代码GADGET-2，指定的单色氢电离辐射的运输。试验结果与解析解和其他最先进的辐射转移程序的结果都非常吻合。
2008-06-23 astro-ph
Smoothed Particle Hydrodynamics
光滑粒子流体动力学（SPH）是一种独特的数值方法，由于它不涉及空间网格而被广泛应用于天体物理问题。相反，流体量是由一组拉格朗日“粒子”携带的，这些粒子随着流动而移动，这意味着复杂的动力学和不对称现象可以轻松处理。由于自适应性是一个内置的功能的方法，没有必要诉诸复杂的额外的网格细化程序。在这一章中，我们对SPH方法进行了彻底的回顾，以便发展出一种足够精确的方法，可以应用于MHD问题（第4-5章）。这篇评论包含了一些其他地方没有发表的结果。
2005-07-20 astro-ph
Smoothed Particle Hydrodynamics with GRAPE and Parallel Virtual Machine
我们开发了一个使用GRAPE-3A专用计算机的子程序库Remote-GRAPE。GRAPE-3A可以有效地计算粒子之间的引力，并构建邻居列表。所有其他计算都在直接连接到GRAPE的主机工作站（WS）上进行。GRAPE在光滑粒子流体动力学中的应用（GRAPE-SPH）原则上可以大大提高WS上的计算速度，但目前GRAPE-SPH的瓶颈是其性能受到主机WS速度的限制。它允许我们在比物理主机WS快得多的计算机上运行使用GRAPE-3A硬件的应用程序。因此，我们可以利用快速的计算机，即使它们不能物理地连接到GRAPE。Remote-GRAPE系统是在并行虚拟机（PVM）上实现的。本文详细介绍了该算法的实现和性能分析。
1997-04-03 astro-ph
Star Formation and Feedback in Smoothed Particle Hydrodynamic Simulations--I. Isolated Galaxies
我们提出了一个分析恒星的形成和反馈食谱适合银河系光滑粒子流体动力学模拟。使用一个孤立的银河系般的星系，我们约束这些食谱的基础上建立良好的观测结果。我们的恒星形成配方是基于Katz（1992）的配方，并加入了物理驱动的超新星反馈配方。我们提出了一个新的反馈配方，其中II型超新星的模型使用的分析处理的冲击波。通过这种反馈机制和其他恒星形成参数的调整，我们孤立的银河系中的恒星形成是恒定的，并且遵循所观察到的施密特定律的斜率和归一化。此外，我们还再现了盘状星系中恒星形成的低密度截止和记录结构。我们的最终配方将使宇宙学N体模拟与观测结果更好地进行比较。
2006-09-26 astro-ph
Smoothed Particle Interpolation
将光滑粒子流体动力学（SPH）离散技术推广到求解非流体动力学系统初值问题的光滑粒子插值（SPI）方法。在这种方法下，SPH被视为严格的插值方案，因此，适用于解决一般的双曲和抛物型方程。在（1）非均匀声速波动方程和（2）Burgers方程上对SPI方法进行了检验。SPI的效率进行了研究，通过比较SPI的解决方案与标准的有限差分方法。结果表明，SPI的权力时，平滑粒子是自由移动的。
1994-02-25 astro-ph
Tests of Spurious Transport in Smoothed Particle Hydrodynamics
我们已经进行了一系列系统的测试，以评估在三维光滑粒子流体动力学（SPH）计算的虚假传输的影响。我们的测试调查（i）粒子扩散，（ii）冲击加热，（iii）数值粘度，和（iv）角动量输运。结果是有用的量化的SPH计划的准确性，特别是对于剪切流或冲击存在的问题，以及真正的流体动力混合相关的问题。我们研究了不同形式的人工粘度（AV）已提出的Monaghan，由Hernquist & Katz，和Balsara。对于每种形式，我们的测试建议了一组单独的AV参数值$α$和$β$（线性和二次项的系数），适用于大量的情况。我们还讨论了这些参数应如何根据特定应用程序的目标进行调整。我们发现，这两个Hernquist & Katz和Balsara形式引入相对少量的数值粘度。此外，Monaghan和Balsara的AV在处理冲击和限制伪混合量方面都做得很好。基于这些原因，我们支持Balsara AV在广泛的应用中使用。
1998-07-28 astro-ph
Simulations of planet-disc interactions using Smoothed Particle Hydrodynamics
我们进行了光滑粒子流体动力学（SPH）模拟研究嵌入在原行星吸积盘的一个和两个原行星的时间演化。我们调查吸积和迁移率的一个单一的原行星取决于几个参数的原行星盘，主要是粘度和规模的高度。此外，我们考虑的第二个原行星的影响，在很长一段时间的模拟和研究的迁移的两个行星在光盘，特别是增长的偏心率和混乱的行为。这项工作的一个目的是建立SPH的可行性，考虑到通常只采用基于网格的方法进行计算。为了解决冲击和防止粒子穿透，我们引入了一种新的方法，人工粘度，它包括一个额外的人工体粘度项的SPH表示的纳维-斯托克斯方程。这允许准确处理物理运动粘度以描述剪切，而不使用人工剪切粘度。
2004-04-27 astro-ph
SPHRAY: A Smoothed Particle Hydrodynamics Ray Tracer for Radiative Transfer
我们介绍SPHRAY，一个光滑粒子流体动力学（SPH）射线示踪剂，旨在解决三维，时间相关的，辐射转移（RT）方程的任意密度场。SPHRAY的SPH特性使得单独的流体动力学和重力求解器的结合非常自然。SPHRAY依赖于蒙特卡罗（MC）射线追踪方案，该方案不将SPH粒子内插到网格上，而是直接通过SPH内核进行积分。给定初始条件和电离辐射源的描述，该代码将计算每个SPH粒子的非平衡电离态（HI，HII，HeI，HeII，HeIII，e）和温度（内能/熵）。辐射源可以包括点状物体、漫射复合辐射和来自计算体积外部的背景场。MC光线跟踪实现允许快速引入新的物理学，并且是并行化友好的。从计算机图形应用程序中获取的快速轴对齐边界框（AABB）测试允许加速光线跟踪组件。我们提出了SPHRAY中使用的算法，并通过执行Iliev等人最近的辐射转移比较项目中详细介绍的所有测试问题来验证代码。SPHRAY和示例SPH密度字段的Fortran 90源代码可在配套网站（www.sphray.org）上获得。
2008-02-26 astro-ph
Investigating thermal evolution of the self-gravitating one dimensional molecular cloud by smoothed particle hydrodynamics
离子中性（或双极）扩散的加热可能会影响分子云的热相。我们提出了这种加热机制的分子云的热不稳定性的影响的调查。我们选取了一个考虑自引力和双极扩散的弱电离一维平板结构来研究它的热相。我们使用板片的热力学演化来获得板片云变得热不稳定的区域。我们调查这种演变使用双极扩散模型与两种流体光滑粒子流体动力学，概述了霍斯金和惠特沃思。首先，我们对该技术的某些部分进行了改进，以检验前人在等温自引力平板中双极扩散行为方面的工作。之后，改进的双流体技术被用于板的热演化。结果表明，云的热不稳定性在云的中间部分可能存在较大的密度差。我们认为，这一功能可能是负责行星形成在中间地区的崩溃分子云和/或也可能是有关的恒星形成致密的核心在团块。
2008-07-09 astro-ph
Smoothed Particle Hydrodynamics Simulations of Apsidal and Nodal Superhumps
近年来，少数系统被观测到显示出“负”（节点）超级驼峰，其周期略短于轨道周期。有人认为，这些模式是在相对于轨道平面倾斜的圆盘中节点线缓慢逆行进动的结果。我们的模拟证实并完善了这个模型：他们提出了一个大致轴对称的，逆行旋进，倾斜的磁盘驱动的周期略小于一半的轨道周期的潮汐场的轨道二次遇到反过来的两个半盘的上方和下方的中平面。每一次经过都会导致光学厚度盘的一面上的粘性耗散--盘两侧的观察者都会在每个轨道上观察到一次增亮，但彼此相位相差180度。
2000-04-12 astro-ph
Smoothed Particle Hydrodynamics for Relativistic Heavy Ion Collisions
光滑粒子流体动力学（SPH）方法适合于研究相对论性重离子碰撞过程。为了描述高能低重子数密度流体的流动，以熵作为SPH基。我们用变分原理来表述这种方法。几个算例表明，该方法对RHIC物理中强子流的研究是很有前途的。
2000-06-20 astro-ph hep-ph nucl-th
Smoothed Particle Hydrodynamics in cosmology: a comparative study of implementations
我们分析了12个不同的实现光滑粒子流体动力学（SPH）的性能，使用7个测试，旨在隔离宇宙学模拟的关键流体动力学元素，已知会导致SPH算法的问题。按顺序，我们考虑了激波管，球形绝热坍缩，冷却流模型，阻力，宇宙学模拟，旋转云坍缩和盘稳定性。在实施中，特别注意力的对称性是强制执行的运动方程的方式。我们详细研究了流体动力学如何受到人工粘度的不同实施方式的影响，包括剪切校正修改。我们提出了一种改进的一阶平滑长度更新算法，旨在消除Hernquist和Katz（1989）算法中存在的不稳定性。对于所有的测试，我们发现人工粘性是区分各种实现结果的最重要因素。第二个最重要的因素是在运动方程中实现力对称的方式。大多数结果有利于内核对称化的方法。计算SPH压力的精确方法对结果的影响相对较小。将Thomas和Couchman（1992）提出的运动方程与Monaghan和Gingold（1983）人工粘度的修正相结合，得到了一种既快速又可靠的SPH格式。
1998-09-17 astro-ph
Conformally Flat Smoothed Particle Hydrodynamics: Application to Neutron Star Mergers
我们提出了一个新的三维SPH程序，该程序在共形平坦近似下求解广义相对论场+流体力学方程。考虑了几个测试用例来测试代码的不同方面。最后，我们将该程序应用于一个中子星双星系统的并合。中子星用多方状态方程（EoS）模拟，绝热指数分别为$Γ=2.0$、$Γ=2.6$和$Γ=3.0$。在慢运动极限下，采用四极近似计算了发射和反反应的引力波信号、光度和频谱。此外，我们考虑了喷射质量的量。
2002-02-07 astro-ph gr-qc
