An Extension of the Athena++ Framework for General Equations of State
我们对Athena++框架进行了修改，以使用通用状态方程（EOS）。我们这样做的部分动机是模拟瞬态天体物理学现象，因为这些类型的事件通常不能很好地近似于理想气体。这需要对Athena++中实现的黎曼解算器进行更改。我们讨论了对HLLC所做的调整，以及HLLD求解器和任意EOS所需的EOS调用。我们证明了我们的代码的可靠性，在一些测试中，利用一个相对简单的，但不平凡的状态方程的基础上，氢电离，适合从原子到电离氢的过渡。此外，我们使用电子-正电子亥姆霍兹状态方程进行测试，适用于核统计平衡是一个很好的近似的制度。这些新的复杂EOS测试总体上表明，我们对Athena++的修改准确地解决了具有线性收敛的黎曼问题和具有二次收敛的线性波测试。我们提供我们的测试解决方案作为检查其他流体动力学代码准确性的一种手段。我们对Athena++的测试和补充将使进一步研究（磁）流体动力学问题，其中需要对EOS进行现实的处理。
2020-04-08 astro-ph.IM physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Two-moment Radiation Hydrodynamics Module in Athena Using a Time-explicit Godunov Method
我们描述了一个模块的雅典娜代码，解决了辐射流体动力学（RHD）的灰色方程，基于前两个时刻的辐射转移方程。我们使用一个显式的Goddom方法的组合，以推进气体和辐射变量，包括非刚性源项，和一个局部隐式方法集成的刚性源项。我们采用了M1闭包关系，并包含了所有的前导源项。我们采用降低光速近似（RSLA）与辐射变量的子循环，以减少计算成本。我们的代码在一维，二维和三维空间中是不可分割的，并使用MPI进行并行化。的流动和扩散的限制是很好地描述了M1封闭模型，我们的实施方案显示出良好的行为与集中的辐射源同时包含两个政权的问题。我们的运营商分裂的方法是非常适合的问题，缓慢变化的辐射场和动态的气体流量，其中的RSLA的影响是最小的。我们提出了一个RHD线性波的色散关系的分析突出的RSLA的适用条件。为了证明我们的方法的准确性，我们利用了一套辐射和RHD测试，涵盖了广泛的制度，包括RHD波，冲击和平衡，在大多数情况下，显示二阶收敛。作为应用，我们研究了辐射驱动的星际介质（ISM）中尘埃光学厚壳层的喷射。最后，我们比较了我们的方法与其他著名的RHD方程的迭代计划的时间。我们的代码实现，ESTA，适用于各种各样的天体物理应用程序，并将在Web上免费提供。
2013-05-31 astro-ph.GA astro-ph.IM
The Athena Astrophysical MHD Code in Cylindrical Geometry
介绍了Athena磁流体动力学（MHD）程序中柱坐标的一种实现方法。该扩展遵循Athena原始开发人员的方法，旨在尽可能最小和透明地更改现有的笛卡尔坐标代码。在圆柱坐标系中的数值方程的制定，以保持一致性与约束运输，雅典娜算法的核心功能，同时利用以前实现的代码模块，如黎曼解算器。角动量输运，这是至关重要的天体物理磁盘系统为主的旋转，被仔细对待。我们描述了高阶空间重建和特征演化步骤以及有限体积和约束传输更新的圆柱坐标的修改。最后，我们提出了一个测试套件的标准和新颖的问题，在一个，两个，和三维设计，以验证我们的算法和实现，并使用其他代码开发人员。该代码适用于各种天体物理学应用，可在网上免费下载。
2010-04-14 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
GR-Athena++: General-relativistic magnetohydrodynamics simulations of neutron star spacetimes
本研究扩展GR-Athena++代码实现广义相对论磁流体动力学模拟，结合约束输运与Z4c表述、自适应网格细化，经多基准测试验证其准确性与收敛性，且具备优异的并行扩展性能，可用于强动态引力下的相关模拟。
2023-11-08 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Low temperature proton irradiation with DEPFETs for Athena's Wide Field Imager
本文通过用62.4 MeV质子辐照Athena WFI的DEPFET原型探测器，研究位移损伤导致的暗电流增加及低温退火效应，为评估其在空间辐射环境下的性能退化提供关键数据。
2024-07-02 astro-ph.IM physics.ins-det
Tree-based solvers for adaptive mesh refinement code FLASH -- II: radiation transport module TreeRay
在恒星形成和星际介质的模拟中，如何处理多辐射源的辐射转移是一个关键的挑战。在本文中，我们提出了新的TreeRay方法解决一般的辐射转移问题，基于反向射线追踪结合树基加速积分。我们实现TreeRay在自适应网格细化代码FLASH，作为Wünsch等人开发的树求解器的一个模块。然而，该方法本身是独立的主机代码，可以在任何基于网格或基于粒子的流体动力学代码中实现。TreeRay的一个关键优势是其计算成本与源的数量无关，这使得它适合于模拟许多点源（例如大质量星团）以及漫发射很重要的模拟。一个非常有效的通信和树遍历策略使TreeRay能够实现几乎理想的并行缩放。TreeRay可以很容易地通过子模块进行扩展，以处理不同波长的辐射转移并实现相关的物理过程。在这里，我们专注于电离（EUV）辐射，并使用现场近似来测试的方法及其参数。独立设置树求解器时间步长的能力使得能够快速计算多相星际介质中的辐射转移，其中流体动力学时间步长通常受到恒星风气泡或超新星遗迹中产生的热气体的声速的限制。我们表明，复杂的模拟星团与多个大质量恒星的反馈成为可行的TreeRay。
2021-05-20 astro-ph.IM
An Implicit Finite Volume Scheme to Solve the Time Dependent Radiation Transport Equation Based on Discrete Ordinates
我们描述了一种新的算法来解决时间相关的，频率积分的辐射输运（RT）方程隐式，这是耦合到显式求解器的磁流体动力学（MHD）方程使用{ \sf雅典娜++}。辐射场由沿离散射线的特定强度表示，该辐射场在直角坐标系和曲线坐标系下均使用保守有限体积法来演化。所有的条款的空间传输的光子和气体和辐射之间的相互作用隐式计算在一起。一个有效的Jacobi型迭代格式被用来解决隐式方程。这消除了由于RT中的光速而产生的任何时间步长约束。我们在实验室帧中演化特定强度以简化传输步骤。在计算源项时，通过洛伦兹变换将实验室坐标系的比强度变换到同动坐标系。因此，该方案不需要在$v/c$方面进行任何扩展。通过角空间中的直接求积计算气体的辐射能量和动量源项。整个格式的时间步长由MHD模块中的正常Courant-Friedrichs- Lewy条件确定。我们提供了各种测试问题，这种算法，包括光学厚和薄制度，并为气体和辐射压力为主的流量，以证明其准确性和效率。
2021-02-03 astro-ph.IM
CASTRO: A New Compressible Astrophysical Solver. I. Hydrodynamics and Self-Gravity
我们提出了一个新的程序，CASTRO，解决天体物理流动，包括自引力，核反应和辐射的多组分可压缩流体动力学方程。CASTRO使用欧拉网格，并结合自适应网格细化（AMR）。我们的AMR方法使用一个嵌套的逻辑矩形网格层次结构，同时在空间和时间上进行细化。CASTRO的辐射部分将在本系列的下一篇文章（第二部分）中详细描述。
2010-05-01 astro-ph.IM
CASTRO: A New Compressible Astrophysical Solver. III. Multigroup Radiation Hydrodynamics
我们提出了一个制定多群辐射流体动力学是正确的顺序$O(v/c)$使用的comoving-frame方法和通量限制扩散近似。我们描述了一个数值算法求解系统，实现可压缩天体物理代码，CASTRO。CASTRO使用欧拉网格，基于逻辑矩形可变大小网格的嵌套层次结构，在空间和时间上同时细化块结构自适应网格细化。在我们的多群辐射求解器中，系统被分成三个部分，一个部分耦合双曲子系统中的辐射和流体，另一个部分在频率空间中平流辐射，以及一个抛物线部分，其演化辐射扩散和源-汇项。双曲子系统和频率空间平流显式求解高阶Goddom格式，而抛物部分求解隐式与一阶向后欧拉方法。我们的多群辐射求解器适用于中微子和光子辐射。
2012-11-05 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
CASTRO: A New Compressible Astrophysical Solver. II. Gray Radiation Hydrodynamics
我们描述了可压缩天体物理程序CASTRO的通量限制灰色辐射求解器的开发。CASTRO使用欧拉网格，基于逻辑矩形可变大小网格的嵌套层次结构，在空间和时间上同时细化块结构自适应网格细化。灰色辐射求解器是基于辐射流体力学的混合框架制定。在我们的方法中，系统被分成两部分，一部分耦合的辐射和流体的双曲子系统，和另一个抛物线的部分，发展辐射扩散和源-汇项。双曲型子系统显式求解的高阶Goddom格式，而抛物型部分是隐式求解的一阶向后欧拉方法。
2011-08-11 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Radiation hydrodynamics with Adaptive Mesh Refinement and application to prestellar core collapse. I Methods
辐射转移对星前致密核的坍缩和碎裂有很强的影响。我们提出的辐射流体动力学求解器，我们设计的RAMSES代码。该方法是为天体物理学目的而设计的，特别是用于原恒星坍缩。我们提出了求解器，使用共同移动的框架来评估辐射量。我们使用流行的通量限制扩散近似，在灰色近似下（一组光子）。求解器的基础上的二阶Goddom格式的RAMSES的双曲部分，和辐射扩散和辐射与物质之间的耦合的隐式计划。我们详细报告我们的方法，将RHD求解器集成到RAMSES。我们成功地测试了几个传统的测试方法。为了验证在3D中，我们进行计算的一个孤立的1 M太阳星前致密核心的崩溃，没有旋转。我们成功地比较结果与以前的研究使用不同的模型辐射和流体动力学。我们已经开发了一个完整的辐射流体动力学求解器的RAMSES代码，处理自适应网格细化网格。该方法是显式格式和隐式格式的结合，在空间上精确到二阶。我们的方法非常适合恒星形成的目的。多维致密核心坍塌计算与旋转的结果在一个配套文件。
2011-02-23 astro-ph.IM physics.comp-ph
On the application of Jacobian-free Riemann solvers for relativistic radiation magnetohydrodynamics under M1 closure
辐射转移在高能天体物理中起着重要的作用。在多种情景和广泛的能量尺度下，物质和辐射之间的耦合对于理解理论，观测和数值模拟之间的相互作用至关重要。在本文中，我们提出了一个新的计划，解决辐射相对论磁流体力学方程组的并行代码Lóstrego。这些方程，这是制定采取玻尔兹曼辐射转移方程的连续时刻，解决灰体近似和M1封闭下使用IMEX时间积分方案。我们的计划的主要新颖之处是，我们首次在辐射磁流体力学的背景下引入了一个家庭的雅可比自由黎曼解的基础上内部近似多项式粘度矩阵，这被证明是强大的和准确的非辐射应用。新算法的鲁棒性和局限性进行了测试，通过解决一个集合的一维和多维的测试问题，无论是在自由流和扩散辐射传输限制。由于其稳定的性能，本文所提出的方案的实际天体物理方案的高能天体物理的适用性是有前途的。在未来的模拟中，我们希望能够探索光子-物质相互作用的动力学相关性的背景下，相对论喷流和吸积盘，从微类星体和活动星系核的伽马射线暴。
2022-12-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
A radiative transfer module for relativistic magnetohydrodynamics in the PLUTO code
我们提出了一个数值实现的相对论辐射流体力学和磁流体力学方程的解决方案，设计为一个独立的模块内的免费提供的代码PLUTO。辐射传输方程的灰色近似下求解，并施加M1封闭，这使得辐射传输处理的自由流动和扩散限制。方程集成后的隐式显式计划，辐射-物质相互作用项集成隐式，而运输和所有剩余的源项显式求解的方式相同的Godunov型求解器包括在PLUTO。其中，我们介绍了一个新的Harten-van Leer接触（HLLC）求解光学薄辐射输运。该代码适用于笛卡尔，球面和圆柱坐标系中的多维计算，使用单处理器或并行架构。自适应网格计算也成为可能，通过CHOMBO库。通过一系列的数值基准，通过调查各种不同的配置，特别强调的行为的解决方案中的自由流动和扩散限制的算法性能证明。
2019-03-25 astro-ph.IM
Time Dependent Radiation Hydrodynamics on a Moving Mesh
我们描述的结构和实现的辐射流体动力学求解器MANGA，移动网格流体动力学模块的大规模并行代码，魅力N体引力求解器（ChaNGa）。我们按照Jiang等人（2014）的算法，使用降低的光速近似来求解时间相关的辐射转移方程。通过将辐射转移方程写成广义守恒方程，我们在非结构化Voronoi网格上求解了这些方程的传输部分。然后，我们使用隐式求解器求解遵循Jiang等人（2014）的辐射转移方程的源部分，并将其耦合到流体动力学方程。隐式求解器的使用确保了可靠的收敛性，并保持了这些方程的守恒性质，即使在源项是刚性的情况下，由于辐射和物质之间的小耦合时标。我们提出了有限数量的测试用例（能量守恒，动量守恒，动态扩散，线性波，交叉光束，和多个阴影）的结果，以显示收敛与分析结果和数值稳定性。我们还表明，它产生定性的正确结果，在光学薄的情况下，在存在多个源。
2020-02-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
An Algorithm for Radiation Magnetohydrodynamics Based on Solving the Time-dependent Transfer Equation
（摘要）我们描述了一种新的算法求解耦合频率积分传输方程和磁流体力学方程时，光穿越时间只是略短于动态时标。在混合坐标系下求解了传输方程，包括精确到O（v/c）的速度相关源项。算子分裂方法用于计算沿离散射线的比强度，沿每条射线使用迎风单调插值来更新传输项，并使用隐式方法来计算散射和吸收源项。守恒差分用于传输项，这确保了沿每条射线的比强度（以及能量和动量）守恒，以舍入误差。对源项使用隐式方法，确保了即使源项非常刚性，该方法也是稳定的。为了将传递方程的解耦合到Athena代码中的MHD算法，我们对角度上的比强度进行直接求积以计算能量和动量源项。我们提出了各种测试的方法，如计算结构的非LTE大气，平流扩散测试，线性波收敛测试，以及著名的阴影测试的结果。我们使用新的半解析解辐射修改冲击证明我们的算法准确地捕捉各向异性辐射场的影响的能力。由于该方法使用显式差分的空间运营商，它显示了良好的弱标度在并行计算机上。该方法非常适合于特征速度是非相对论性的，但仍在光速的百分之几或更多的问题。该方法是一个中间步骤的算法完全相对流。
2014-03-24 astro-ph.IM
Tree-based solvers for adaptive mesh refinement code FLASH -- IV: An X-ray radiation scheme to couple discrete and diffuse X-ray emission sources to the thermochemistry of the interstellar medium
本研究针对恒星形成区模拟缺乏耦合X射线辐射的不足，扩展FLASH代码中TreeRay算法推出XrayTheSpot模块，实现多能段点源与弥散源X射线辐射输运及热化学耦合，并通过基准测试和两个科学案例验证了有效性。
2023-04-29 astro-ph.GA astro-ph.IM
Multi-Frequency General Relativistic Radiation-Hydrodynamics with $\bf{M}_1$ Closure
我们报告最近升级到我们的广义相对论辐射磁流体动力学代码，宇宙++，它扩大了两个时刻，$\bf{M}_1$，辐射治疗从灰色到多频运输，包括多普勒和引力频移。求解器可容纳光子（玻色-爱因斯坦）或中微子（费米-狄拉克）的统计分布函数与吸收，发射和弹性散射过程。一个隐式的计划，同时解决原始反演问题连同辐射物质耦合源项，提供稳定性在广泛的不透明度和光学深度的相互作用项可以是刚性的。我们讨论了我们的配方和数值方法，并验证我们的方法对各种各样的测试问题，跨越光学薄厚制度平坦，弱弯曲，强弯曲的时空。
2020-07-23 astro-ph.IM
Tree-based solvers for adaptive mesh refinement code FLASH -- III: a novel scheme for radiation pressure on dust and gas and radiative transfer from diffuse sources
辐射是星际介质能量学的重要贡献者，然而其输运难以数值求解。本文提出了一种新的通过后向射线追踪求解漫射源辐射转移的方法。本文着重研究了红外辐射的辐射转移和尘埃的辐射压力。新的模块\textsc{TreeRay/RadPressure}是在基于网格的MHD代码{ \sc Flash}中实现的新型辐射转移方法\textsc{TreeRay}的扩展。在\textsc{TreeRay/RadPressure}中，每一个细胞和每一个恒星粒子都是红外辐射源。我们还描述了气体，尘埃和辐射是如何通过化学网络耦合的。这使我们能够计算当地的尘埃温度在热平衡，导致显着改善了经典的灰色近似。在几个测试中，我们表明，该计划产生正确的辐射强度以及正确的动量输入的辐射压力。随后，我们应用我们的新方案来模拟大质量恒星的形成，从一个崩溃的，动荡的核心150 ${\rm M}_\odot$。我们包括电离辐射和红外辐射对核心动力学的影响。我们发现，新生的大质量恒星防止其附近的碎片由于辐射加热。随着时间的推移，灰尘和辐射温度相等，而气体温度可能由于冲击加热而更热，或者由于灰尘-气体耦合不足而更冷。与引力相比，辐射压对模拟时间尺度上恒星质量的影响并不显著。
2023-02-05 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
SFUMATO#: A GPU-accelerated code for self-gravitational radiation hydrodynamics simulation with adaptive mesh refinement
Center for Computational Sciences, University of Tsukuba（筑波大学计算科学中心）；Faculty of Sustainability Studies, Hosei University（法政大学可持续研究学部）
本文提出了一种新的SFUMATO#代码，用于解决自引力辐射流体动力学问题，采用自适应网格细化（AMR）和CUDA/HIP编程框架，结合多网格求解器、辐射传输、非平衡化学、热演化和粒子方案，验证了非平衡化学和热求解器的准确性，并展示了多GPU执行和强标度性能。
2026-05-21 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
A numerically stable comoving frame solver for line radiative transfer
本文提出一种共动坐标系谱线辐射转移数值求解器，通过新型稳定化方法抑制强度虚假振荡，并结合自适应角度离散化的光线追踪，在流体动力学模型上实现高效准确的三维NLTE计算。
2025-05-13 astro-ph.IM
Makemake + Sedna: A Continuum Radiation Transport and Photoionization Framework for Astrophysical Newtonian Fluid Dynamics
天体物理学的流体流动研究往往包括一个广泛的物理过程，以考虑系统的复杂性。除了重力，通过连续辐射传输和/或光电离的热力学过程的适当治疗正在成为国家的art. We提出了我们的连续辐射传输模块，MAKEMAKE，和一个新开发的模块光电离，SEDNA，耦合到磁流体动力学代码PLUTO的重大更新。这些扩展目前还没有公开;可以根据具体情况授予访问权限。我们解释的理论背景的方程求解，阐述了数值布局，并提出了一个全面的测试套件辐射电离流体力学。基于网格的辐射和电离模块支持笛卡尔、圆柱和球面坐标中的静态一维、二维和三维网格。每个模块将辐射场分为两个分量，一个直接源自点源-使用射线跟踪方案求解-和漫射分量-使用三维通量限制扩散（FLD）求解器求解。用于连续辐射输运的FLD求解器利用平衡单温度方法或线性化双温度方法。用于光电离模块的FLD求解器能够考虑从自由电子直接复合到氢的基态的辐射场的时间演化，作为现场近似的替代方案。简要概述了已完成和正在进行的科学研究，明确说明了数字框架的多用途性质。
2020-09-25 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Numerical Simulations of Optically Thick Accretion onto a Black Hole - II. Rotating Flow
在本文中，我们报告最近升级到我们的广义相对论辐射磁流体动力学代码，宇宙++，包括一个新的原始反演方案和一个混合隐式-显式求解器的辐射方程更一般的封闭关系的发展。新的混合求解器有助于稳定的辐射源项的治疗，而新的封闭允许更广泛的范围内的光学深度被认为是。这些变化使我们能够将温度、不透明度和质量吸积率的范围扩大几个数量级，并向我们的目标迈进了一步，即对辐射压力主导的黑洞吸积盘进行全球模拟。在这项工作中，我们测试和验证的新方法对一系列的问题。我们还证明了它的能力，以处理超爱丁顿，准球形吸积。即使只有一个简单的原理验证模拟，我们已经看到了与超级爱丁顿吸积流中辐射和气体耦合相关的有趣现象学的诱人暗示。
2014-08-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Multigroup radiation hydrodynamics with flux-limited diffusion and adaptive mesh refinement
辐射转移在恒星形成过程中起着关键作用。由于计算成本高，迄今为止，辐射流体动力学模拟主要是在灰色近似下进行的。近年来，多频率辐射流体动力学模型开始出现，试图更好地解释不透明度随频率的变化。我们希望开发一个有效的多组算法的自适应网格加密程序RAMSES，这是适合于沉重的原恒星坍缩计算。由于显式辐射转移方法的时间步长限制，我们构建了一个时间隐式求解器的基础上稳定的双共轭梯度算法，并实现在通量限制扩散近似下的RAMSES。我们提出了一系列的测试，证明了我们的计划在处理与频率相关的辐射流体动力学流的高性能。我们还提出了一个初步的模拟三维原恒星崩溃使用20个频率组。简要讨论了灰色和多群分析结果的差异，并说明了这种新方法所带来的大量信息。我们已经实现了一个多群通量限制扩散算法的RAMSES代码。该方法对标准的辐射流体动力学测试表现良好，也被证明是成熟的计算恒星形成的背景下开发。
2015-04-17 astro-ph.IM
Radiation hydrodynamics including irradiation and adaptive mesh refinement with AZEuS. I. Methods
目的。辐射对原行星盘物理结构的重要性不能低估。然而，原行星盘随时间演化，因此要了解盘的演化和关联，盘的结构，应该解决辐射流体动力学的组合和时间相关的方程。方法.我们实现了一个新的隐式辐射求解器在AZEuS自适应网格细化磁流体动力学流体代码。基于一种混合的方法，结合频率相关的射线跟踪恒星辐射与非平衡通量限制扩散，我们解决了辐射流体动力学方程，同时保持恒星辐射的方向性。该实现允许在笛卡尔坐标、圆柱坐标和球面坐标中，在均匀网格和自适应网格上进行模拟。结果我们提出了几个流体静力学和流体动力学的辐射测试，验证我们的实施统一和自适应网格适当的，包括专门为原行星盘设计的基准。我们的研究结果表明，AZEuS的混合辐射算法的组合是一个有效的工具，辐射流体动力学研究，并产生的结果是具有竞争力的其他天体物理辐射流体动力学代码。
2014-11-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
Enzo+Moray: Radiation Hydrodynamics Adaptive Mesh Refinement Simulations with Adaptive Ray Tracing
我们描述了一个光子守恒的辐射转移算法，使用空间自适应射线追踪计划，并将其并行实施到自适应网格细化（AMR）宇宙流体动力学代码，恩佐。通过耦合求解器与能量方程和非平衡化学网络，我们的辐射流体力学框架可以用来研究广泛的天体物理问题，如恒星和黑洞（BH）的反馈。大的时间步长和差的采样可能会导致不准确，因此我们设计了一个自适应的时间步长方案和多源光薄辐射场的快速近似。我们测试的方法与几个辐射转移和辐射流体力学测试，在伊利耶夫等人。（2006年，2009年）。我们进一步测试我们的方法与更多的动态情况下，例如，传播的电离前通过瑞利-泰勒不稳定性，随时间变化的光度，和准直辐射。该测试套件还包括一个扩展的H II区域的磁化介质，利用新实施的磁流体力学模块恩佐。该方法与点源数量和网格单元数量呈线性关系。我们的实现是可扩展到512处理器上的分布式存储器机器，可以包括辐射压力和二次电离从X射线辐射。它包含在恩佐的最新公开版本中。
2011-03-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
Photochemistry and Heating/Cooling of the Multiphase Interstellar Medium with UV Radiative Transfer for Magnetohydrodynamic Simulations
本文提出了一种有效的化学和紫外辐射转移的加热/冷却方法，可应用于星际介质（ISM）的数值模拟。我们遵循氢物种（H $_2$，H，H $^+$）的随时间变化的演化，假设碳/氧物种（C，C $^+$，CO，O和O $^+$）在给定的非稳态氢丰度下处于形成-破坏平衡，并包括捕获所有ISM相的热力学所需的必要加热/冷却过程。从离散点源和漫射背景的紫外辐射是通过自适应射线跟踪和六射线近似，分别允许H $_2$自屏蔽;宇宙射线（CR）加热和电离也包括在内。为了验证我们的方法并证明它们在密度、金属丰度和辐射场范围内的应用，我们进行了一系列的测试，包括热压力与密度的平衡曲线、光解离区的化学和热结构、H I到H $_2$跃迁以及H II区和辐射超新星遗迹的膨胀。仔细处理光化学和CR电离对于ISM物理学的许多方面都是必不可少的，包括确定冷中性相和暖中性相共存的热压力。我们要提醒的是，目前在星系形成模拟中使用的许多加热和冷却处理方法不能在中性ISM中再现正确的热压和电离分数。我们的新模型是实现在MHD代码雅典娜和纳入TIGRESS模拟框架，用于研究恒星形成ISM在广泛的环境。
2022-10-14 astro-ph.GA astro-ph.IM
Numerical radiative transfer with state-of-the-art iterative methods made easy
本文介绍了一个用于局部热力学平衡（LTE）外基本辐射传输数值解的在线工具（rttools.irap.omp.eu）及其软件资源。国家的最先进的静态迭代方法，如加速$Λ$迭代和高斯-赛德尔计划，使用一个简短的特征为基础的正式求解器。我们还评论典型的数值实验相关的基本非LTE辐射问题。这些资源的目的是最大的使用和效益，在支持更经典的辐射转移讲座通常在硕士水平。
2015-10-28 astro-ph.IM physics.comp-ph physics.ed-ph
Emulating CO Line Radiative Transfer with Deep Learning
提出基于三维卷积神经网络的代理模型COEmuNet，高效模拟AGB恒星大气CO谱线辐射转移，实现约7%误差与千倍加速。
2025-07-15 astro-ph.GA astro-ph.IM
SPARCS -- combining radiation hydrodynamics with non-equilibrium metal chemistry in the SWIFT astrophysical code
the Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；the University of Chicago（芝加哥大学）；University of Hull（赫尔大学）；Durham University（杜伦大学）；Leiden University（莱顿大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Université de Genève（日内瓦大学）
SPARCS结合SPH-M1RT辐射传输方法与CHIMES非平衡金属化学求解器，实现辐射流体动力学模拟，研究星系际介质中非平衡效应和不均质性对离子分数的影响。
2026-03-20 astro-ph.GA astro-ph.IM
Radiance Cascades: A Novel High-Resolution Formal Solution for Multidimensional Non-LTE Radiative Transfer
SUPA School of Physics and Astronomy, University of Glasgow（格拉斯哥大学物理与天文学学院）；Grinding Gear Games（研磨齿轮游戏）
针对多维非局部热动平衡辐射传输中现有求解器角分辨率需求高、计算成本高的问题，提出辐射级联技术，通过复用辐射场样本降低计算成本，在DexRT中实现并验证，为无射线效应计算及适配GPU系统提供途径。
2024-08-26 astro-ph.IM astro-ph.SR
When a neural surrogate cannot accelerate a solver: runtime share, closed-loop drift, and the economics of uncertainty gating in a stiff coupled simulation
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））
该研究发现神经代理无法加速刚性耦合模拟中的隐式牛顿求解器，源于运行时间占比限制、离线精度失效及分布外门控失效等结构性障碍，相关结果为多物理场模拟的代理模型应用提供了关键警示。
2026-08-25 astro-ph.HE astro-ph.IM cs.LG
AREPO-RT: Radiation hydrodynamics on a moving mesh
我们介绍AREPO-RT，一种新的辐射流体动力学（RHD）求解器的非结构化动网格代码AREPO。我们的方法解决了基于矩的辐射转移方程使用M1封闭关系。我们实现了二阶收敛，通过使用一个斜率有限的线性空间外推和一阶时间预测步骤，以获得原始变量的细胞界面两侧的值。一个Harten-Lax-Van Leer通量函数，适当修改为移动网格，然后用于解决界面处的黎曼问题。实现是完全保守的，并与AREPO的个人时间步进方案兼容。它结合了原子氢（H）和氦（He）热化学，用于将紫外线（UV）辐射场耦合到气体。此外，红外辐射耦合到气体和尘埃之间的局部热力学平衡的假设下。我们成功地将我们的代码大量的测试问题，包括应用程序，如扩展的${\rm H_{II}}$地区，辐射压力驱动的外流和悬浮光学厚层的气体被困红外辐射。新的实现是适合于研究各种重要的天体物理现象，如驱动星系尺度外流的辐射反馈的影响，辐射驱动的高红移类星体的尘埃风，或以自洽的方式模拟宇宙的再电离历史。
2019-02-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
A two-moment radiation hydrodynamics scheme applicable to simulations of planet formation in circumstellar disks
我们提出了一个辐射流体动力学的数值代码设计为一个模块的免费提供PLUTO代码。我们采用灰色近似，并包括辐射转移以下的两个时刻的方法，通过施加M1封闭的辐射场。这种封闭允许在扩散和自由流动限制的辐射传输的描述，并能够描述高度各向异性的辐射传输，可以预期在附近的吸积行星在原行星盘。为了减少由于辐射场和物质场的时间尺度不一致而引起的计算量，我们采用算子分裂的方法分别对它们的演化方程进行积分，并采用分段的方法对辐射方程进行演化。我们进一步提高了代码的效率，通过采用降低光速近似（RSLA）。辐射场演化方程的积分方案依赖于隐式-显式方案，其中辐射-物质相互作用项被隐式积分，而通量通过Godunov型求解器被积分。该模块适用于在笛卡尔坐标、球坐标和柱坐标中的1维、2维和3维的一般天体物理计算，并且可以在旋转框架上实现。我们证明了算法的性能在不同的数值基准，特别注意的适用性的RSLA计算物理过程中的原行星盘。我们展示了2D模拟的垂直对流盘和3D模拟的气体吸积行星的核心，这是第一个解决了两个时刻的方法。
2021-01-18 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Fast and accurate frequency-dependent radiation transport for hydrodynamics simulations in massive star formation
辐射反馈在大质量恒星的形成中起着至关重要的作用。因此，在当前的流体动力学模拟中，实现对星前核和不断演化的吸积盘中进行的热力学过程的快速准确描述是一个主要的努力。目的：我们介绍了我们新实现的三维频率相关的辐射输运算法的流体力学模拟的空间配置与一个占主导地位的中心源。研究方法：该模块结合了近似通量限制扩散（FLD）求解器的速度优势和频率相关一阶射线跟踪例程的高精度。结果如下：我们证明了该计划的可行性，在一个标准的辐射基准测试相比，一个完整的频率依赖的蒙特卡罗的辐射转移代码。该装置包括一个中央恒星，一个拱星张开的磁盘，以及一个信封。针对不同的光学深度进行测试。考虑到恒星辐射的频率依赖性，温度分布可以精确地描述在光学薄，厚，辐照过渡区。由此产生的尘埃粒子上的辐射力以高精度再现。可实现的并行加速的方法不施加进一步的辐射（磁）流体动力学模拟的限制。结论：建议的近似辐射输运方法，使频率依赖的辐射流体动力学研究的演化的星前核心和周围的大质量恒星周围的吸积盘的演变，在一个高效和准确的方式。
2010-03-25 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
RAPRAL v1.0: RAdiation Prediction using RAy tracing and Line-by-line methods for hypersonic air flows
Institute of Mechanics, Chinese Academy of Science（中国科学院力学研究所）
RAPRAL v1.0采用射线追踪和线-线方法，准确模拟高温度非平衡辐射过程，验证了其在火II飞行实验中预测后体辐射加热的能力。
2026-04-13 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.NA
