Сравнительный анализ методов вычисления гравитационной силы частиц при численном моделировании задачи N-тел

Recent Contributions to Physics, 2020

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.26577/rcph.2020.v73.i2.02
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

One of the main problems of modern codes for solving the N-body problem is their great similarity. The immediate consequence of this is that the usual method of checking the simulation results by comparing independent approaches is hardly possible. The requirement for accurate calculation of gravitational force does not imply the need to use a unique approach. An approximate calculation of gravitational forces between N interacting particles can be used. For example, an approximate method with high accuracy is the fast multipole method (FMM) that requires only operations instead of to calculate the forces all N particles. FMM groups particles into spatially bounded cells and uses intercellular interactions to approximate forces at any position in the receiver cell using the Taylor extension obtained from the multipole extension of the original cell. Using the error estimate of this process it is possible to minimize the calculations while obtaining the relative errors N≳105. The article provides a brief analysis of N-body modeling methods and shows that the FMM approximates the calculation of mutual forces between particles and the problem under consideration is formulated much easier than, for example, in the case of softened gravity.