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11 KiB
Python
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## 这个文件包含了数值相对论所需要的输入
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## 小曲
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## 2024/03/19 --- 2025/09/14
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import numpy ## 导入 numpy 包
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## 设置程序运行目录和计算资源
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File_directionary = "xiaoqu_Results_testBSSNEM" ## 程序运行目录
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Output_directionary = "output_file" ## 存放二进制数据的子目录
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MPI_processes = 16 ## 想要调用的进程数目
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GPU_Calculation = "no" ## 是否开启 GPU 计算，可选 yes 或 no
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CPU_Part = 0.5
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GPU_Part = 0.5
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## 设置程序计算方法
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Symmetry = "equatorial-symmetry" ## 系统对称性，可选 equatorial-symmetry、no-symmetry
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Equation_Class = "BSSN-EM" ## 设置方程形式，可选 BSSN、Z4C、BSSN-EScalar、BSSN-EM
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## BSSN 和 Z4C 适合于 GR 旋转黑洞的真空计算
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## BSSN-EM 涉及 GR 带电黑洞的真空计算
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## BSSN-EScalar 涉及到标量张量-F(R) 理论的计算，需要在后面设定额外参数
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## 注意：GPU 计算仅支持 BSSN
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## 这里没有选择 BSSN-EScalar， F(R) 理论的参数不是必须要设定的
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Initial_Data_Method = "Ansorg-TwoPuncture" ## 设置求解数值相对论初值的方法
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## 可选 Ansorg-TwoPuncture、Lousto-Analytical、Cao-Analytical、KerrSchild-Analytical
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## 注意：当前 BSSN-EM 的计算不支持用解析公式 Lousto-Analytical、Cao-Analytical、KerrSchild-Analytical
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## 当前 BSSN-EScalar 的计算不支持用解析公式 Lousto-Analytical、Cao-Analytical、KerrSchild-Analytical
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Time_Evolution_Method = "runge-kutta-45" ## 时间演化方法，可选 runge-kutta-45
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Finite_Diffenence_Method = "6th-order" ## 有限差分方法，可选 2nd-order、4th-order、6th-order、8th-order
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## 设置时间演化信息
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Start_Evolution_Time = 0.0 ## 起始演化时间
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Final_Evolution_Time = 1500.0 ## 最终演化时间
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Check_Time = 100.0
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Dump_Time = 50.0 ## 每隔一定时间间隔储存数据
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D2_Dump_Time = 300.0
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Analysis_Time = 0.1
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Evolution_Step_Number = 10000000 ## 时间迭代次数
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Courant_Factor = 0.5 ## Courant 因子（决定每一步时间演化的时间间隔）
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Dissipation = 0.2 ## 耗散因子
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## 设置多层格点信息
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basic_grid_set = "Patch" ## 设定网格类型，可选 Patch 和 Shell-Patch
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grid_center_set = "Cell" ## 网格中心设置，可选 Cell 和 Vertex
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grid_level = 10 ## 设置格点的总层数
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static_grid_level = 6 ## 设置静态格点的层数
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moving_grid_level = grid_level - static_grid_level ## 可移动格点的层数
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analysis_level = 0
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refinement_level = 4 ## 从该层开始进行时间细化
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largest_box_xyz_max = [500.0, 500.0, 500.0] ## 设置最外层格点的坐标最大值
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largest_box_xyz_min = - numpy.array(largest_box_xyz_max) ## 设置最外层格点的坐标最小值
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static_grid_number = 96 ## 设置固定格点每一层每一维数的格点数目（这里对应的 x 轴格点数目，yz 轴格点自动调整）
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moving_grid_number = 48 ## 设置可移动格点每一层每一维数的格点数目
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shell_grid_number = [32, 32, 100] ## 设置最外层球状网格（shell patch）的格点数目
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## 以 phi、theta、r 的顺序给定
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devide_factor = 2.0 ## 设置相邻两层网格分辨率的比例（不要轻易改变）
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static_grid_type = 'Linear' ## 设置固定格点的类型，可选 'Linear'
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moving_grid_type = 'Linear' ## 设置固定格点的类型，可选 'Linear'
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quarter_sphere_number = 64 ## 1/4 球面积分的格点数目
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## 设置黑洞 puncture （穿刺法）的信息
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puncture_number = 2 ## 设置 puncture 的数目
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position_BH = numpy.zeros( (puncture_number, 3) ) ## 初始化每个黑洞的初始位置
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parameter_BH = numpy.zeros( (puncture_number, 3) ) ## 初始化每个黑洞的参数
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dimensionless_spin_BH = numpy.zeros( (puncture_number, 3) ) ## 初始化每个黑洞的无量纲自旋
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momentum_BH = numpy.zeros( (puncture_number, 3) ) ## 初始化每个黑洞的动量
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puncture_data_set = "Manually" ## 设置双星轨道坐标的方式，可选 Manually 和 Automatically-BBH
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#---------------------------------------------
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## 如果设置双星初始轨道坐标的方式选为 Automatically-BBH，只需要给定黑洞参数，偏心率，距离即可
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## 这一步与初值求解中的 Ansorg-TwoPuncture 配合使用中需要注意的问题
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## 用 Ansorg-TwoPuncture 求解初值，轨道坐标设置可以设置 Manually 和 Automatically-BBH 设置双星轨道坐标
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## 但双星轨道坐标如果设置为 Manually 而不是 Automatically-BBH，则要细致设置 Puncture 的位置和动量取值，否则可能会使 TwoPuncture 程序无法正确读入输入而报错）
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Distance = 10.0
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e0 = 0.0
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## 设置每个黑洞的参数 (M Q* a*)
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## 质量 无量纲电荷 无量纲自旋
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parameter_BH[0] = [ 36.0/(36.0+29.0), 0.5, 0.31 ]
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parameter_BH[1] = [ 29.0/(36.0+29.0), 0.5, -0.46 ]
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## 注意，如果求解数值相对论初值的方法选为 Ansorg-TwoPuncture，第一个黑洞必须为质量较大的那个，且黑洞总质量会自动 rescale 为 M=1 （其它情况下必须手动 rescale）
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## 设置每个黑洞的无量纲自旋
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## 无对称性时 ，需要手动给 3 个方向的自旋角动量
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dimensionless_spin_BH[0] = [ 0.0, 0.0, 0.31 ]
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dimensionless_spin_BH[1] = [ 0.0, 0.0, -0.46 ]
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## 注意，如果设置双星初始轨道坐标的方式选为 Automatically-BBH，则程序自动调整将较大质量黑洞放在 y 轴正向，将较小质量黑洞放在 y 轴负向
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## 如果设置双星初始轨道坐标的方式选为 Manually，则需要手动调整到 y 轴方向
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## use Brugmann's convention
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## -----0-----> y
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## - +
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## 如果设置 puncture 初始轨道坐标的方式选为 Manually，还需要手动给定所有黑洞参数
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## 设置每个黑洞的初始位置
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position_BH[0] = [ 0.0, +4.4615385, 0.0 ]
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position_BH[1] = [ 0.0, -5.5384615, 0.0 ]
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## 设置每个黑洞的动量信息
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momentum_BH[0] = [ -0.0953015, -0.00084515, 0.0 ]
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momentum_BH[1] = [ +0.0953015, +0.00084515, 0.0 ]
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## 设置引力波和探测器的相关信息
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GW_L_max = 4 ## 引力波最大的 L
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GW_M_max = 4 ## 引力波最大的 M
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Detector_Number = 11 ## 探测器的数目
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Detector_Rmin = 50.0 ## 最近探测器的距离
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Detector_Rmax = 150.0 ## 最远探测器的距离
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## 设置表观视界的参数
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AHF_Find = "no" ## 是否开启表观视界计算，可选 yes 或 no
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AHF_Find_Every = 24
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AHF_Dump_Time = 20.0
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## 其它选项
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## 还在测试中
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## 但不建议用户轻易改动这些选项
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boundary_choice = "BAM-choice" ## 索莫菲边界条件设定，可选 "BAM-choice" 和 "Shibata-choice"
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## 目前的版本定建议选为 "BAM-choice"
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gauge_choice = 0 ## 规范条件选取
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## 0: B^i gauge
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## 1: David's puncture gauge
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## 2: MB B^i gauge ## 对Z4C和GPU计算好像有bug
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## 3: RIT B^i gauge
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## 4: MB beta gauge
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## 5: RIT beta gauge
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## 6: MGB1 B^i gauge
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## 7: MGB2 B^i gauge
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## 目前的版本建议选为 0 或 1
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tetrad_type = 2 ## tetradtype 选取
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## 以下 v:r; u: phi; w: theta
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## v^a = (x,y,z)
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## 0: orthonormal order: v,u,w
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## v^a = (x,y,z)
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## m = (phi - i theta)/sqrt(2)
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## following Frans, Eq.(8) of PRD 75, 124018(2007)
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## 1: orthonormal order: w,u,v
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## m = (theta + i phi)/sqrt(2)
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## following Sperhake, Eq.(3.2) of PRD 85, 124062(2012)
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## 2: orthonormal order: v,u,w
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## v_a = (x,y,z)
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## m = (phi - i theta)/sqrt(2)
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## following Frans, Eq.(8) of PRD 75, 124018(2007)
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## 目前的版本建议选为 2
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