Thermal Radiation Transport with Tensor Trains
本研究提出一种基于张量列分解的新型张量网络算法求解含时灰体热辐射输运方程，通过直接在压缩状态向量上运算实现低秩解的大幅加速与压缩，可支撑此前难处理的SN计算并缓解射线效应。
2025-03-23 astro-ph.IM
Cosmological Radiation Hydrodynamics with ENZO
我们描述了宇宙流体动力学代码ENZO的扩展，包括自洽传输的电离辐射模型的通量限制扩散近似。我们的算法的一个新功能是耦合的辐射输运，电离动力学和气体光加热的隐式解，使这部分的计算分辨率独立的时间步长。隐式系统通过算子分裂耦合到显式宇宙流体动力学方程，并用可伸缩多重网格方法求解。总结了数值计算方法，给出了对宇宙学Stromgren球的验证，并将其应用于宇宙学氢再电离问题。
2009-08-18 astro-ph.IM
A fast, robust, and simple implicit method for adaptive time-stepping on adaptive mesh-refinement grids
隐式求解器在超级计算设备上使用时存在很大的局限性，特别是对于自适应网格细化代码。提出了一种基于自适应网格的隐式自适应时间推进方法。我们实现它的辐射流体动力学求解器，我们设计的RAMSES代码的天体物理学的目的，更特别的是，为原恒星坍缩。我们简要回顾了辐射流体力学方程和自适应时间步进方法用于流体动力学求解器。然后，我们介绍了不同类型的边界条件（狄利克雷，诺依曼和罗宾），用于在各级之间的接口，并提出了我们的RAMSES代码中的新方法的实现。经典的扩散和辐射流体动力学测试的方法进行测试，之后，我们提出了一个应用程序的原恒星崩溃。我们表明，使用Dirichlet边界条件在水平接口是一个很好的妥协之间的鲁棒性和准确性，它可以用于结构形成计算。在我们以前的独特的时间步长方法的计算时间的增益范围从5到50的因素取决于自适应时间步长的水平和问题。我们成功地比较了新旧方法的原恒星坍缩计算，涉及高度非线性物理。本文提出了一种简单而稳健的隐式格式自适应时间推进方法。它可以应用于各种各样的物理问题，涉及扩散过程。
2014-01-10 astro-ph.IM
Time integration for neutrino radiation transport using minimally implicit Runge-Kutta methods
针对天体物理中辐射流体力学方程的数值刚性问题，提出采用极小隐式Runge-Kutta方法的中微子辐射输运时间积分方案，解析求隐式算子逆使计算成本等价于显式方法，经测试与核心坍缩超新星模拟验证有效。
2025-06-14 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
An Asymptotically-Correct Implicit-Explicit Time Integration Scheme for Finite Volume Radiation-Hydrodynamics
提出一种用于有限体积辐射流体动力学的隐-显时间积分格式，实现能量动量机器精度守恒、低通信开销及多扩散极限下的渐近准确性，并在GPU加速代码QUOKKA中验证有效。
2024-04-12 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
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
General-relativistic radiation transport scheme in $\texttt{Gmunu}$ I: Implementation of two-moment based multi-frequency radiative transfer and code tests
本文在Gmunu代码中实现了基于双矩的广义相对论多群辐射输运模块，采用有限体积离散和隐式-显式龙格-库塔时间积分，并通过数值基准测试及中子星和超新星建模验证了其有效性。
2023-08-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
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
Strong Conservation Form and Grid Generation in Nonsteady Curvilinear Coordinates for Implicit Radiation Hydrodynamics in 2D and 3D
本文通过张量分析和微分几何，将隐式守恒数值方法推广到多维，提出强守恒形式，并研究二维和三维中面向问题的自适应网格生成方法。
2012-10-18 astro-ph.IM cs.NA math-ph
Guangqi: A two-dimensional radiation hydrodynamic code with realistic equation of states
Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学高等研究院）；Department of Astronomy, Tsinghua University（清华大学天文系）
广启是一种用于高能天体物理模拟的二维辐射水动力学代码，支持复杂方程和角动量守恒，通过自适应网格细化和非均匀网格优化计算效率。
2026-02-13 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
VETTAM: A scheme for radiation hydrodynamics with adaptive mesh refinement using the variable Eddington tensor method
我们提出了可变爱丁顿张量封闭运输自适应网格（\texttt{VETTAM}），一种新的算法来解决辐射流体动力学方程（RHD）与支持自适应网格细化（AMR）的频率集成，两个时刻制定。该方法是基于一个非本地变量爱丁顿张量（VET）封闭计算的混合特征计划的射线跟踪。我们使用Goddom方法的双曲传输的辐射与隐式向后欧拉时间更新，以避免明确的时间步长约束所施加的光交叉时间，和一个定点Picard迭代计划来处理非线性气体辐射交换项，与两个隐式更新阶段联合迭代收敛。我们还开发了一个修改后的AMR，我们发现这是至关重要的，在扩散制度获得准确的结果的波速校正方法。我们证明了我们的计划的鲁棒性与一套纯辐射和RHD测试，并表明它成功地捕捉流，静态扩散和动态扩散制度和它们之间的空间转换，投下尖锐的阴影，并产生准确的结果辐射和气体之间的动量和能量交换率。比较了辐射矩方程的Eddington近似（0阶矩封闭）和$M_1$近似（1阶矩封闭）的不同封闭方案，表明了VET方法（2阶矩封闭）优于简单封闭方案。\texttt{VETTAM}已被耦合到AMR \texttt{FLASH}（磁）流体动力学代码，我们总结报告的性能特点和瓶颈，我们的实施。
2022-02-17 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
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
An Extension of the Athena++ Code Framework for Radiation-Magnetohydrodynamics in General Relativity Using a Finite-Solid-Angle Discretization
本研究扩展Athena++代码的广义相对论磁流体力学功能以纳入辐射，采用有限立体角离散、显式输运加局部隐式耦合的数值方案，经测试验证后应用于黑洞吸积问题，移植到GPU版AthenaK后可高效模拟此前难处理的辐射GRMHD系统。
2023-03-29 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A radiation hydrodynamics scheme on adaptive meshes using the Variable Eddington Tensor (VET) closure
本文提出了一种新的算法来求解辐射流体力学（RHD）方程的频率积分，两个时刻的提法。该算法的新特点包括：i）采用非局部可变爱丁顿张量（VET）封闭的辐射矩方程，计算与射线跟踪方法，ii）支持自适应网格细化（AMR），iii）使用时间隐式Goddom方法的双曲传输的辐射，和iv）一个定点皮卡迭代计划，以准确地处理刚性非线性气体辐射能量交换。测试表明，我们的计划工作正确，产生准确的气体和辐射之间的能量和动量传递率，并获得正确的辐射场分布，即使在更常用的情况下-但不太准确-封闭关系，如通量限制扩散和矩-1近似失败。我们的计划提出了一个重要的一步，以提高空间和方向的准确性，有效地提高其预测能力进行RHD模拟。
2022-03-23 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Towards a new generation of multi-dimensional stellar evolution models: development of an implicit hydrodynamic code
本文介绍了一个新的多维时间隐式代码的发展的第一步，致力于研究恒星内部的流体动力学过程。该代码解决了流体动力学方程在球面几何，是基于有限体积法。辐射输运被考虑在内的扩散近似。实现了现实的状态方程和不透明度，允许研究恒星内部的各种问题。我们详细描述的数值方法和各种标准测试进行验证的方法。我们目前的初步结果致力于恒星对流的描述。首先，我们在A型星模型的表面层对流进行了局部模拟。这种模拟是用来测试的代码，以解决恒星的条件下，并验证我们的结果的能力，因为它们可以比较类似的基于显式代码以前的模拟。然后，我们提出了一个全球性的模拟湍流对流运动的冷巨星信封，覆盖80%的半径的恒星结构。虽然我们的隐式计划是无条件稳定的，我们表明，在实践中，有一个限制的时间步长，防止流动在一个时间步长移动几个细胞。然而，在冷巨星模型中，我们达到了100的水力CFL数。我们还表明，我们能够处理大范围马赫数（10^-3 < Ms< 0.5）的流动，这在滞弹性方法中是不可能的。我们的第一个发展是为了证明，使用一个隐式的计划适用于一个恒星演化的背景下，是完美的，并提供有用的指导方针，以优化发展的隐式多维流体动力学代码。
2011-04-19 astro-ph.IM astro-ph.SR
thornado+Flash-X: A Hybrid DG-IMEX and Finite-Volume Framework for Neutrino-Radiation Hydrodynamics in Core-Collapse Supernovae
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；University of Tennessee Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Florida Atlantic University（佛罗里达大西洋大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Michigan State University（密歇根州立大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
thornado+Flash-X结合DG-IMEX和有限体积方法，实现中微子-辐射流体动力学的高精度模拟，适用于核心坍缩超新星研究。
2026-01-02 astro-ph.IM physics.comp-ph
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
A New Discrete Implicit Monte Carlo Scheme for Simulating Radiative Transfer Problems
我们提出了一种新的算法辐射转移-统计蒙特卡罗方法的基础上，不遭受隐形传态效应，一方面，并产生顺利的结果，另一方面。自20世纪70年代以来，隐式蒙特卡罗（IMC）技术已经存在于模拟辐射转移。然而，当它们被用于光学厚的问题时，基本算法遭受“隐形传态”的错误，其中光子传播的速度比确切的物理行为快，这是由于吸收黑体发射过程。一个可能的解决方案是使用半模拟蒙特卡罗，在其新的隐式形式（ISMC），它使用两种粒子，光子和离散的物质粒子。该算法产生了出色的无传送结果，但由于其离散性质，它也产生了噪声较大的解决方案（相对于经典IMC）。在这里，我们推导出一种新的蒙特卡罗算法，离散隐式蒙特卡罗（DIMC），它也使用了两种离散粒子的想法，因此不会遭受隐形传态误差。与ISMC不同，DIMC实现IMC离散化并为每个时间步长创建新的辐射光子。使用连续吸收技术，DIMC产生平滑的结果，像经典的IMC。该算法的主要内容之一是通过使用粒子合并来避免粒子群爆炸。我们测试的新算法在1D和2D圆柱形的问题，并表明，它产生光滑，teleportation-free的结果。我们完成了一个经典的辐射流体动力学问题，一个不透明的辐射冲击波，展示了新算法的力量。这证明了新算法在天体物理学场景中的强大功能。
2022-01-11 astro-ph.IM physics.comp-ph physics.plasm-ph
DG-IMEX Method for a Two-Moment Model for Radiation Transport in the $\mathcal{O}(v/c)$ Limit
本文提出一种保持可实现性的 DG-IMEX 数值方法，用于演化带有 $\mathcal{O}(v/c)$ 相对论修正的粒子双矩模型，通过定制求解器与限制器保证矩可实现性及 Eulerian 参考系能量守恒。
2023-09-08 astro-ph.IM cs.NA math.NA
