Accurate tracer particles of baryon dynamics in the adaptive mesh refinement code Ramses
我们提出了一个新的实现的示踪粒子算法的基础上的蒙特卡罗方法的欧拉自适应网格细化代码拉美西斯。示踪粒子的目的是跟踪欧拉网格代码中流体元素的来源，以便遵循其拉格朗日轨迹和重新处理历史。我们提供了一个比较更常用的基于速度的示踪粒子，并表明蒙特卡罗方法更准确地再现气体分布。我们提出了一个详细的统计分析的性质的示踪粒子在气体中的分布，并报告说，它遵循泊松定律。我们将这些蒙特卡罗气体示踪粒子扩展到恒星和黑洞的示踪粒子，这样它们就可以在它们之间来回交换质量。有了这样一个方案，我们就可以跟踪重子的整个周期，也就是说，从形成气体的恒星到多次释放质量回到周围的气体中，或者气体吸积到黑洞上。对计算时间的总体影响为每个初始单元每个跟踪器$\sim$ 3%。作为概念的证明，我们研究了天体物理科学的情况下-在高红移星系的双重吸积模式-，这突出了该计划如何产生迄今为止无法获得的信息。这些示踪粒子将使我们能够研究复杂的天体物理系统，其中同时需要捕获激波的Goddom方案和流体的拉格朗日后续工作。
2018-11-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
An implicit scheme for solving the anisotropic diffusion of heat and cosmic rays in the RAMSES code
天体物理等离子体受到磁场和粒子扩散之间的紧密联系的影响，这导致能量的各向异性传输。在流体假设下，这种效应可以归结为对流扩散方程，该方程扩充了磁流体动力学方程。我们介绍了一种新的方法来解决各向异性扩散方程使用隐式有限体积法与自适应网格加密和自适应时间步长的RAMSES代码。我们将这个数值求解器应用于宇宙射线能量的扩散，以及耦合到离子温度的电子所携带的热量的扩散。我们测试这个新的实现对几个数值实验，并将其应用到一个简单的超新星爆炸与均匀的磁场。
2015-11-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Inference from modelling the chemodynamical evolution of the Milky Way disc
在这篇论文中，场星的初始质量函数（IMF）和化学演化参数的银河系（MW）的导出使用前向建模技术结合贝叶斯统计。从一个本地MM盘模型开始，在太阳附近的恒星样本的观测合成和比较相应的体积完整的观测样本依巴谷星。由0.5 ~ 8 Msun观测得到的IMF是一个双斜率破缺幂律，低质量斜率和高质量斜率的幂分别为-1.49 +-0.08和-3.02 +-0.06，在1.39 +-0.05Msun处有一个破缺。为了限制IMF的恒星质量大于8 Msun，一个快速和灵活的化学富集代码，Chempy，开发，这也是能够重现空间和恒星星族选择的观测样本。对于大于6 Msun的恒星质量，推断的高质量斜率为-2.28 +- 0.09，说明了文献中不同产额集的系统效应。这表明，来自化学建模的约束，类似于银河系的流体动力学模拟，需要一个萨尔彼得高质量指数。这是很难恢复从恒星计数分析考虑到稀有的高质量恒星。
2018-02-23 astro-ph.GA
A comparison of black hole growth in galaxy mergers with Gasoline and Ramses
星系合并过程中的超大质量黑洞动力学是决定黑洞合并速率和宇宙黑洞生长速率的关键。随着模拟达到更高的分辨率，重要的是评估黑洞动力学是否受到不同模拟代码中星际介质处理的影响。在这里，我们比较两个代码：平滑粒子流体动力学代码汽油，和自适应网格细化代码拉美西斯星系合并的黑洞增长的模拟。我们试图确定这些模型的预测是强大的，尽管在流体动力学方法和子网格物理实现的差异。我们发现代码之间的一般行为是一致的。黑洞的吸积是最小的，而星系是分开的（即使他们“飞”在10千秒差距内在第一近心）。在后期阶段，当星系在几千秒差距内通过时，潮汐扭矩驱动核气体流入，引发伴随恒星形成的黑洞吸积爆发。我们还注意到依赖于模型的定量差异：我们的Ramses模拟显示出较少的恒星形成和黑洞生长，以及更平滑的气体分布，具有更大的团块和细丝，比我们的Gasoline模拟。我们将这些差异主要归因于黑洞燃料和反馈以及气体热力学的亚网格模型。主要结论是，代码之间存在定量差异，在与观测值进行比较时应牢记这一点。然而，令人放心的是，这两个代码捕捉到相同的动力学行为，触发黑洞吸积，恒星形成，和黑洞动力学。
2015-08-10 astro-ph.GA
Phantom of RAMSES (POR): A new Milgromian dynamics N-body code
自1983年首次提出以来，Milgromian动力学（MOND）已经非常成功地从重子的分布预测了星系的引力势，包括一般的标度关系和覆盖大范围质量和尺寸的单个星系的大统计样本的详细旋转曲线。然而，大多数预测依赖于静态模型，多年来只有少数N体代码被开发出来，以研究Milgromian框架对复杂演化动力系统动力学的影响。在这项工作中，我们提出了一个新的Milgromian N-体代码，这是一个定制版本的RAMSES代码（Teyssier 2002），因此它的所有功能：它包括粒子和气体动力学，重要的是允许高空间分辨率的复杂系统由于自适应网格细化（AMR）技术。它进一步允许直接比较米尔格罗米模拟和标准牛顿模拟与暗物质粒子。我们提供基本的测试，这个定制的代码，并展示其性能，提出N体计算的无暗物质球形平衡模型，以及无暗物质的盘星系在Milgromian动力学。
2014-05-23 astro-ph.GA physics.comp-ph
Shock-accelerated cosmic rays and streaming instability in the adaptive mesh refinement code Ramses
宇宙射线（CR）被认为在星系演化的几个关键方面，包括星际介质的结构，星系风的形成，和晕的非热压力支持中发挥着重要的动力学作用。我们介绍了一个数值模型求解CR流不稳定性和加速的CR在冲击与流体的方法在自适应网格加密代码ramses。CR流是用扩散方法解决的，它的各向异性性质自然被捕获。我们介绍了一个激波探测器的拉美西斯代码，自动检测激波不连续的流动。激波是CR注入的场所，根据扩散激波加速机制，其CR加速效率取决于上游磁场的强度。我们表明，激波探测器准确地捕捉激波的位置，并估计几个问题的激波马赫数。在Sedov溶液中，CRs的注入依赖于结晶度，这导致超新星泡呈现出大的极帽（均匀的背景磁场）或CR分布的斑块结构（不均匀的背景磁场）。最后，我们结合了两个加速CR流在一个简单的湍流星际介质盒，并表明，CR的存在显着修改的气体结构。
2019-10-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Testing Hydrodynamics Schemes in Galaxy Disc Simulations
我们研究如何从根本上不同的数值流体动力学代码遵循一个等温星系盘的演化与外部螺旋势。我们比较了自适应网格细化代码（RAMSES），光滑粒子流体动力学代码（MANNG），和体积离散无网格代码（GIZMO）。使用标准的细化标准，我们发现，RAMSES产生的光盘，是垂直集中，并没有达到这样的高密度，如BARNNG或GIZMO运行。与其他代码相比，RAMSES模拟的螺旋臂中的气体表面密度以较低的速率增加。此外，在BARNG和GIZMO运行中也有更大程度的亚结构，次级旋臂更明显。通过解决牛仔裤的长度与更大数量的网格单元，我们实现了更相似的结果，在这项研究中使用的拉格朗日代码。对细化方案的其他修改（添加额外的细化级别和基于局部密度梯度的细化）在减少RAMSES和RAMNG/GIZMO之间的差异方面不太成功。虽然更相似，但GISNG显示了与GIZMO所有模式（包括平滑粒子流体动力学版本）不同的密度分布和垂直质量剖面。这表明也会出现差异，这些差异不是特定方法所固有的，而是由于其实施。代码之间的差异（特别是螺旋臂中达到的密度）可能会导致引力坍缩的位置和时间尺度的差异，从而影响更复杂的星系盘模拟中的恒星形成活动。
2016-08-04 astro-ph.GA
A Scalable Fast Multipole Method Poisson Solver for the RAMSES code: II. Adaptive Mesh Refinement and Adaptive Time Stepping
Princeton University（普林斯顿大学）
研究在RAMSES框架下实现基于快速多极方法的可扩展泊松求解器，引入多FMM树等新元素，与传统多网格求解器测试对比，该求解器在AMR界面动量守恒好、可扩展性佳。
2026-07-23 astro-ph.GA astro-ph.IM physics.comp-ph
DUSTiER (DUST in the Epoch of Reionization): dusty galaxies in cosmological radiation-hydrodynamical simulations of the Epoch of Reionization with RAMSES-CUDATON
近年来，星际尘埃已成为高红移宇宙和甚高红移宇宙研究中的一个重要课题。证据表明，在再电离时期，大质量恒星形成星系中已经存在高尘埃质量，可能影响电离光子逃逸到星系际介质中。此外，正确估计紫外波长处的尘埃消光对于精确的紫外光度函数（UVLF）预测和解释至关重要。本文研究了尘埃对高红移星系观测性质的影响，以及宇宙再电离。为此，我们耦合的物理模型尘埃生产的完全耦合的辐射流体动力学宇宙学模拟代码RAMSES-CUDATON，并执行$16^3$，$2048^3$，模拟，我们称之为DUSTiER的尘埃在再电离时代。它产生的星系与尘埃质量和紫外线斜率兼容的限制在z $\geq 5$。我们发现，消光对UVLF的亮端有着巨大的影响，甚至早在$\rm z=8$，我们的尘埃UVLF比无尘UVLF更符合观测。在$\rm z=5$中，被遮蔽的恒星形成的比例上升到45%，与ALMA的一些最新结果一致。最后，我们发现尘埃减少了质量比$10^{10} M_\odot$（比$\approx -18$ MAB 1600亮）大的星系的电离光子逃逸> 10%，对于我们最大的星系可能高达80-90%。然而，我们发现电离逃逸分数首先是由星系中的中性氢决定的，因为后者产生的传输比单独通过尘埃小100倍。
2023-01-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Scalable Fast Multipole Method Poisson Solver for the RAMSES code: I. Unigrid Algorithm
Department of Astrophysical Sciences, Princeton University（普林斯顿大学天体科学系）
提出一种基于快速多极方法(FMM)的O(N)复杂度泊松求解器，通过构建FMM网格层次实现单次上下传递，避免多网格迭代，在孤立边界条件下精度更高且可扩展性更好。
2026-06-15 astro-ph.GA astro-ph.IM physics.comp-ph
Disk fragmentation around a massive protostar: a comparison of two three-dimensional codes
本研究使用RAMSES和PLUTO两种3D模拟代码比较了大质量原恒星周围的盘碎裂过程，发现两者在坍缩特性和碎裂过程上具有良好一致性，且数值选择对系统结果的影响比代码选择更为关键。
2023-02-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Mapping parameters of idealised hydrodynamic galaxy simulations to bar properties: a case study with the RAMSES code
Laboratoire d’Astrophysique, EPFL（洛桑联邦理工学院天体物理实验室）；Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg（斯特拉斯堡大学、法国国家科学研究中心、斯特拉斯堡天文台）
本研究通过RAMSES理想化模拟，识别出高Romeo-Falstad和广义ELN参数抑制棒状结构形成，并指出角动量灾难可能持续存在，仅重子主导盘能形成足够大的棒。
2026-09-15 astro-ph.GA
Metallicity Gradients in Disks: Do Galaxies Form Inside-Out?
我们研究径向和垂直金属丰度梯度使用一套磁盘星系模拟，补充了两个经典的化学演化方法。我们确定了梯度的变化率，并调和了“由内而外”磁盘增长范式中现存模型和观察结果之间的差异。一个样本的25个磁盘，包括19个从我们的RaDES（拉美西斯磁盘环境研究）样本，实现自适应网格细化代码RAMSES。从MUGS（McMaster Unbiased Galaxy Simulations，麦克马斯特无偏星系模拟）样本中选择了四个圆盘，这些圆盘是用平滑粒子流体动力学（SPH）代码GASOLINE生成的，旁边是Rahimi等人（GCD+）和Kobayashi & Nakasato（GRAPE-SPH）的圆盘。两个化学演化模型的内面向外磁盘生长的径向梯度的时间演化与模拟的对比。我们发现，与MUGS样本相比，RADES和化学演化模型中径向丰度梯度的预测演化之间存在系统差异;具体而言，MUGS模拟在高红移时系统更陡峭，并且在其梯度中呈现出更快速的演化。我们发现，大多数的模型预测径向梯度今天是一致的，在晚型磁盘中观察到的，但它们演变到这种自相似性在不同的时尚，尽管每个坚持经典的“内向外”的增长。我们发现，径向依赖的效率与恒星形成作为时间的函数驱动的差异中看到的梯度;系统的差异，在次网格物理之间的各种代码负责设置这些梯度。最近，虽然有限的，在红移z=1.5的数据是一致的，在我们的SPH样本中看到的陡峭的梯度，这表明…
2012-02-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lampray: Multi-group long characteristics ray tracing for adaptive mesh radiation hydrodynamics
我们提出了Lampray：一个多组长特征射线追踪方法的自适应网格辐射流体动力学的Ramses代码。它避免了扩散，捕获阴影，并正确处理碰撞光束，因此补充了Ramses中现有的基于矩的光线跟踪。Lampray包括用于射线和单元域之间的插值的不同选项，并且使用积分、傅立叶或用于氢电离的隐式方法来求解辐射转移。不透明度可以通过与一般非平衡天体化学框架Krome的耦合来列表或计算。我们使用一个包含36个组分和240个反应的H-He-C-O网络来跟踪星际介质中温度和密度在6和10个数量级上的光化学。H $_2$和CO的自屏蔽处方与弥漫星际紫外场的新模型一起使用。我们还详细地跟踪了尘埃温度、尘埃表面H $_2$的形成以及H $_2$ O和CO冰的形成。Lampray是针对分子云和恒星形成模拟的标准基准进行测试的，包括Strömgren球体的形成，电离前沿的膨胀，致密团块的光蒸发，以及静态光解离前沿中的H-He-C-O化学。有效的并行化是实现了一个单独的区域分解的射线，其中沿射线的点驻留在同一个内存空间，从细胞到射线域的数据移动是用一个直接的哈希表查找算法。点源在没有分裂射线的情况下被处理，因此该方法目前仅缩放到几个点源，而漫射辐射具有良好的缩放。
2018-09-14 astro-ph.GA astro-ph.SR
Small dust grain dynamics on adaptive mesh-refinement grids. I. Methods
小尘埃颗粒是恒星、盘和行星形成的基本成分。我们提出了一个欧拉数值方法来研究小尘埃颗粒动力学的背景下，恒星和原行星盘的形成。它是为有限体积代码设计的。我们用它来研究尘埃动力学在原恒星坍缩。我们提出了一种方法来解决单流体方程的气体和尘埃混合物与几个尘埃物种的扩散近似实现自适应网格加密代码RAMSES。该方法采用有限体积二阶Godstrom方法和预测-校正MUSCL格式来计算网格单元之间的通量。我们基准我们的方法对六个不同的测试，dustyadvect，dustydiffuse，dustyshock，dustywave，沉降和dustycollapse。我们表明，该计划是二阶精度在空间上的均匀网格和二阶和一阶之间的非均匀网格。我们应用我们的方法对各种dustycollapse模拟1太阳质量核心组成的气体和尘埃。我们开发了一种有效的方法来处理气体和尘埃动力学的扩散制度的网格为基础的代码。已成功通过规范测试。在原恒星坍缩的背景下，我们表明，尘埃是耦合到气体在外部区域的崩溃，大于约100微米的颗粒下降明显快于气体。
2019-05-29 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
