Discontinuities in numerical radiative transfer
太阳和恒星大气的观测和磁流体动力学模拟揭示了物理参数（如磁场、温度和体速度）的间歇性行为或陡峭梯度。稳态辐射转移方程的数值解在这种情况下特别具有挑战性，因为标准数值方法在缺乏局部平滑性的情况下可能执行得非常低效。然而，对不连续介质中辐射转移方程的数值处理还缺乏严格的研究。这项工作的目的是暴露标准的收敛分析这个问题的局限性，并确定相关的问题。此外，进行了具体的数值试验。这表明大气物理参数的不连续性有效地导致辐射转移方程的一阶不连续性，从而降低解的精度并阻碍高阶收敛。此外，现有的不连续常微分系统的数值格式和插值技术的不连续离散数据的调查，评估其适用性的辐射转移问题。
2019-03-21 astro-ph.IM astro-ph.SR
Progress towards a 3D Monte Carlo radiative transfer code for outflow wind modelling
背景：膨胀恒星包层的辐射转移模拟是分析恒星包层的一项重要任务。为了解释不均匀性和偏离球对称性，有必要开发一种三维方法来进行辐射转移建模。目的：本文介绍了一个三维辐射转移的Monte Carlo模拟程序，其目的是利用统计平衡方程计算等离子体的电离和激发态，进而实现光子-物质耦合。作为第一步，我们提出了我们的蒙特卡罗辐射传输程序从头开始开发和测试。研究方法：背景模型大气（温度、密度和速度结构）可以使用称为模型网格（modGrid）的任意网格。辐射转移使用蒙特卡罗方法在笛卡尔网格中求解，称为传播网格（propgrid）。这个笛卡尔网格是基于modgrid的结构创建的;这两个网格之间的对应关系在计算开始时就设置好了，然后保持不变。propgrid可以是常规的，也可以是自适应的;测试了两种自适应网格模式。分析了不同螺旋桨网格的精度和计算速度。光子与物质的相互作用是使用露西的宏原子方法处理的。使用我们的代码的测试计算结果进行了比较，通过不同的蒙特卡罗辐射转移代码。结果如下：我们的方法和相关的程序的三维辐射转移使用Monte Carlo和macroatom方法提供了一个准确和可靠的解决方案的辐射转移问题，特别是有前途的包含和处理的三维非均匀性。
2022-12-21 astro-ph.IM astro-ph.SR
DELO-Bezier formal solutions of the polarized radiative transfer equation
本文提出了两种新的计算偏振辐射转移方程形式解的方法。在这项工作中，源函数和吸收矩阵近似使用二次和三次贝塞尔样条插值。这些方案分别提供二阶和三阶近似，并且不会受到多项式近似的不稳定行为（过冲）的影响。的准确性和收敛性的新方法进行了研究，随着其他流行的解决方案的辐射转移方程，使用恒星大气层的视线速度和磁场矢量的强烈梯度。
2012-12-12 astro-ph.IM astro-ph.SR
Progress towards a 3D Monte Carlo radiative transfer code for outflow wind modelling: II. 3-D applications
Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院天文研究所）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）
本文提出了一种改进的3D蒙特卡洛辐射传输代码，用于处理任意几何结构的出流风建模，并验证了其在3D应用中的有效性。
2026-01-29 astro-ph.IM astro-ph.SR
Numerical non-LTE 3D radiative transfer using a multigrid method
3D非LTE辐射转移问题在计算上要求很高，并且这对可以解决的问题的大小设置了限制。到目前为止，多级加速Lambda迭代（MALI）已经成为在多维问题中执行高分辨率计算的首选方法。MALI的缺点是其计算时间按$\mathcal{O}(n^2)$缩放，其中$n$为网格点的数量。当网格变得更细时，计算成本以二次方增加。我们的目标是开发一个3D非LTE辐射转移代码，比MALI更有效。我们实现了一个非线性多重网格，快速近似存储方案，到现有的Multi3D辐射转移代码。我们通过与MALI计算的比较来验证我们的多重网格实现。我们表明，多重网格可以在现实的问题，从三维辐射MHD模拟作为输入大气的快照。多重网格，我们得到了3.3 - 4.5倍的加速比MALI。使用全多重网格，速度提高到6倍。对于具有更多网格点和更细网格间距的输入大气，加速预计会增加。使用非线性多重网格方法求解3D非LTE辐射转移问题可以应用于实际大气，具有显著的加速。
2017-01-06 astro-ph.IM astro-ph.SR
Spectral synthesis of circumstellar disks - application to white dwarf debris disks
气体和尘埃盘是宇宙中常见的物体，可以在各种物体周围找到，例如年轻恒星，激变变星，活动星系核或白矮星。我们从圆盘上接收到的光为我们提供了关于其组成、温度和密度的线索。为了更好地理解这些盘的物理和化学动力学，自洽的辐射转移模拟是不可避免的。因此，我们开发了一个1+1D辐射转移程序，作为成熟的模式大气程序\verb的扩展！凤凰！我们将展示我们的代码的应用模型的光谱的白矮星碎片盘的潜力。
2009-05-04 astro-ph.SR
Radiative transfer in stellar atmospheres
本文介绍了求解痕量元素NLTE辐射转移问题的基本方程，并总结了其求解方法。强调了频率耦合在恒星大气辐射转移中的重要性。
2010-05-14 astro-ph.SR
Comparing the Effect of Radiative Transfer Schemes on Convection Simulations
我们研究了不同的辐射转移计划的性质的3D模拟近地表恒星对流的超绝热层，能量传输过渡到完全辐射。我们采用两种辐射转移计划，从根本上不同的方式，他们覆盖的三维域。第一个解算器用矩近似域覆盖，而第二个解算器用射线积分对3D域进行采样。通过比较模拟，不同的只是在各自的辐射转移方法，我们能够隔离的效果，辐射效率对超绝热层的结构。我们发现，模拟是在良好的一般协议，但他们表现出明显的差异，在超绝热层和大气的热结构。
2012-09-17 astro-ph.SR
Formal solutions for polarized radiative transfer. III. Stiffness and instability
偏振辐射转移方程的有效数值近似是具有挑战性的，因为该常微分方程系统表现出刚性行为，这可能导致数值不稳定性。这对形式求解器的准确性产生了负面影响，并且小的步长通常需要检索物理解。本文对偏振光的辐射转移方程的形式求解器进行了稳定性分析，确定了不稳定性问题，并提出了切实可行的解决办法。特别是，假设和龙格库塔方法的稳定性分析的局限性起着至关重要的作用。在此基础上，一个合适的和务实的形式化求解器的概述和测试。一个有见地的比较标量辐射转移方程。
2018-03-29 astro-ph.SR
A new formal solution of the radiative transfer in arbitrary velocity fields
本文提出了一种新的辐射转移拉格朗日方程的形式解，它适用于求解任意速度场下的辐射转移方程。通常，由于在辐射转移的拉格朗日方程中包含波长导数而产生的项与广义不透明度有关。在非单调速度场中，这种广义不透明度可能变为负值。为了确保不透明度保持正值，在辐射转移问题的形式解中包括了导数的这一项。广义不透明度的新定义允许在速度场的存在下辐射转移方程的一个新的解决方案。它是特别有用的任意速度场，在那里它有效地防止负广义不透明度的发生，仍然允许明确的建设所需的系统的lambda算子的一个加速的lambda迭代。我们进行了测试计算，其中旧的，建立的解决方案的结果与新的解决方案进行了比较。相对偏差从未超过1%，因此新的解决方案确实适用于辐射传输建模。在三维天体物理大气流体动力学模型中，光子路径上的非单调速度场经常出现。因此，正式的解决方案将用于多维辐射转移，并在脉动星和天体物理冲击波阵面的建模中有直接的应用。
2009-02-11 astro-ph.SR
Preconditioned Bi-Conjugate Gradient Method for Radiative Transfer in Spherical Media
提出了一种求解球面几何下辐射转移方程的稳健数值方法--预处理双共轭梯度（Pre-BiCG）方法，并给出了该方法的一种变形--稳定预处理双共轭梯度（Pre-BiCG-STAB）方法.这些是基于构造一组双正交向量的迭代方法。在一些基准试验中的应用表明，该方法具有较强的通用性，能够处理天体物理辐射转移理论中可能出现的难题。
2009-07-31 astro-ph.SR
Monte Carlo Radiative Transfer Simulations: Applications to Astrophysical Outflows and Explosions
辐射转移理论提供了天体物理学物体的物理条件与其发射的可观测辐射之间的联系。因此，精确地模拟辐射转移往往是通过与观测结果进行比较来检验理论模型的必要部分。本文介绍了一个新的辐射转移程序，它采用蒙特卡罗方法数值模拟膨胀介质中的辐射输运。我们讨论了该代码的合成光谱和光变曲线的计算Ia型超新星爆炸模型的应用，并描述了某些近似的模拟结果的敏感性。
2009-11-08 astro-ph.SR
Radiative Transfer in Star Formation: Testing FLD and Hybrid Methods
比较了在恒星形成流体动力学计算中常用的两种辐射转移算法：灰通量限制扩散算法和混合算法，并与Monte-Carlo辐射转移程序MOCASSIN的计算结果进行了比较。在盘状密度结构的混合计划执行显着优于FLD方法在光学薄的区域，在光学厚的区域具有可比的结果。在形成高质量恒星的情况下，我们发现FLD方法大大低估了辐射压力的约100倍。
2012-08-30 astro-ph.SR
Comoving-frame radiative transfer in arbitrary velocity fields -- II. Large scale applications
在以前的论文中介绍的任意速度场的辐射传输问题的解决方案，在其适用性方面有局限性。对于大规模应用，所描述的方法还需要通常不可用于现有技术的计算硬件的大存储器集合。在这项工作中，我们修改的算法，允许计算大规模的问题。我们通过区域分解来减少内存占用。通过引入迭代Gauss-Seidel型求解器，我们提高了整体计算的速度。由于区域分解，新算法需要使用并行计算系统。我们提出的算法允许大规模的解决方案，包括任意波长的耦合辐射传输问题。此外，我们发现了一个准解析的正式解决方案的辐射转移，显着提高了整体的计算速度。更重要的是，这种方法确保了我们的算法可以应用于多维拉格朗日辐射传输计算。在多维大气中，速度场通常是混沌的，因此必须包含任意波长的耦合。
2009-09-23 astro-ph.SR
Solution of NLTE Radiative Transfer Problems Using Forth-and-Back Implicit Lambda Iteration
本文简要介绍了一种收敛速度极快的迭代法--前后隐式Lambda迭代法（FBILI）的基本思想，并列举和讨论了该方法在各种RT问题中的应用。
2011-05-24 astro-ph.SR
Radiative Transfer as a Bayesian Linear Regression problem
电磁辐射在各种物理和化学过程中起着至关重要的作用。因此，几乎所有的天体物理模拟都需要某种形式的辐射转移模型。尽管在辐射转移算法及其实现方面有许多创新，但现实的辐射转移模型在计算上仍然非常昂贵，使得人们常常不得不求助于近似描述。这些模型的复杂性使得很难评估任何近似的有效性和量化模型结果的不确定性。这妨碍了科学的严谨性，特别是在将模型与观测进行比较时，或者将其结果用作其他模型的输入时。我们提出了一个概率数值方法来解决这些问题，通过治疗辐射转移作为贝叶斯线性回归问题。这使我们能够用相关概率分布的方差对模型输入和输出的不确定性进行建模。此外，这种方法自然使我们能够创建具有可量化精度的降阶辐射转移模型。这些是精确辐射转移模型的近似解，与经常使用的近似模型的精确解相反。作为第一个演示，我们得到一个概率版本的方法的特征，一种常用的技术来解决辐射转移问题。
2022-11-22 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
A 3D radiative transfer framework: XII. Many-core, vector and GPU methods
3D详细的辐射转移在计算上是繁重的，因为辐射转移方程的解涉及遍历3D域的六维相空间。对于现代超级计算机，可用于挂钟加速的硬件正在迅速变化，主要是为了响应最小化电力成本的要求。考虑到现代计算架构的多样性，我们的目标是为不同的计算架构开发和调整算法，以提高各种平台上的性能。我们使用MPI、OpenMP、OpenACC和矢量算法实现了用于解决三维辐射转移问题的主要耗时内核，这些问题适用于截然不同的计算架构。自适应的算法大大提高了所有架构的速度，使非常大的模型计算变得可行。这些计算在以前被认为是不可能的或过于昂贵的。现代计算设备的有效使用是完全可行的，但不幸的是需要为它们实现专门的算法。
2021-02-04 astro-ph.SR
Discontinuous Galerkin finite element methods for radiative transfer in spherical symmetry
间断伽辽金有限元法（DG-FEM）被成功地应用于处理各种各样的输运问题的数值。在这项工作中，我们使用DG-FEM的全部能力来解决球对称的辐射转移方程。本文提出了一种直接求解球对称辐射转移方程二维问题的间断Galerkin方法。在球形大气中的输运方程比在平面平行的情况下更复杂，这是由于相对于极角的额外导数的出现。DG-FEM形式主义允许任意复杂的散射相函数的精确积分，独立于角网格分辨率。我们表明，不连续Galerkin方法是能够准确地描述扩展大气中的辐射转移，并捕捉不连续性或复杂的散射行为，可能存在于某些辐射转移任务的解决方案，因此，可能会导致严重的数值问题，其他辐射转移解决方案的方法。
2016-07-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formal Solutions for Polarized Radiative Transfer. II. High-order Methods
当积分偏振光的辐射转移方程时，高阶数值方法的必要性是众所周知的。事实上，性能良好的高阶形式求解器可以实现更高的精度和使用更粗糙的空间网格。为了提供正式求解器之间的明确比较，这项工作提出了不同的高阶数值方案，并应用了Janett等人提出的系统分析。（2017），强调了它们在精度，稳定性和计算成本方面的优点和缺点。
2017-09-05 astro-ph.SR physics.comp-ph
Monte Carlo Radiative Transfer
我概述了计算方法的解决方案的蒙特卡罗辐射转移（MCRT）的散射，吸收和发射过程中的灰尘和气体，包括偏振。我提供了天体物理学应用方法的相关论文的参考书目。
2011-04-26 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
