Radiation hydrodynamics are a challenging multiscale and multiphysics set of equations. To capture the relevant physics of interest, one typically must time step on the hydrodynamics timescale, making explicit integration the obvious choice. On the other hand, the coupled radiation equations have a scaling such that implicit integration is effectively necessary in non-relativistic regimes. A first-order Lie-Trotter-like operator split is the most common time integration scheme used in practice, alternating between an explicit hydrodynamics step and an implicit radiation solve and energy deposition step. However, such a scheme is limited to first-order accuracy, and nonlinear coupling between the radiation and hydrodynamics equations makes a more general additive partitioning of the equations non-trivial. Here, we develop a new formulation and partitioning of radiation hydrodynamics with gray diffusion that allows us to apply (linearly) implicit-explicit Runge-Kutta time integration schemes. We prove conservation of total energy in the new framework, and demonstrate 2nd-order convergence in time on multiple radiative shock problems, achieving error 3--5 orders of magnitude smaller than the first-order Lie-Trotter operator split at the hydrodynamic CFL, even when Lie-Trotter applies a 3rd-order TVD Runge-Kutta scheme to the hydrodynamics equations.


翻译:辐射流体力学是一组具有挑战性的多尺度与多物理耦合方程。为捕捉目标物理过程,通常需要在流体力学时间尺度上进行时间推进,这使得显式积分成为自然选择。另一方面,耦合的辐射方程在非相对论区域具有特定的尺度特性,使得隐式积分实际上成为必要。一阶类李-特罗特算子分裂是目前实践中最常用的时间积分方案,通过在显式流体力学步骤与隐式辐射求解及能量沉积步骤之间交替进行。然而,此类方案仅具有一阶精度,且辐射方程与流体力学方程之间的非线性耦合使得更一般的方程加性分解变得十分复杂。本文针对灰扩散模型下的辐射流体力学,提出了一种新的方程表述与分解方法,使得(线性)隐显式龙格-库塔时间积分方案得以应用。我们在新框架中证明了总能量守恒,并在多个辐射激波问题上展示了时间方向上的二阶收敛性。即使在李-特罗特分裂法对流体力学方程采用三阶TVD龙格-库塔格式的情况下,本方法在流体力学CFL条件下仍能获得比一阶李-特罗特算子分裂法低3-5个数量级的误差。

0
下载
关闭预览

相关内容

Integration:Integration, the VLSI Journal。 Explanation:集成,VLSI杂志。 Publisher:Elsevier。 SIT:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/integration/
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《美陆军条例:陆军指挥政策(2026版)》
专知会员服务
3+阅读 · 今天8:10
《军用自主人工智能系统的治理与安全》
专知会员服务
3+阅读 · 今天8:02
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
7+阅读 · 4月20日
高效视频扩散模型:进展与挑战
专知会员服务
3+阅读 · 4月20日
乌克兰前线的五项创新
专知会员服务
7+阅读 · 4月20日
 军事通信系统与设备的技术演进综述
专知会员服务
6+阅读 · 4月20日
《北约标准:医疗评估手册》174页
专知会员服务
5+阅读 · 4月20日
相关VIP内容
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员