Published 2011 | Version v1
Miscellaneous

Numerical modelling of pulsation and convection in cepheids

Description

In order to simulate the pulsation convection coupling in a Cepheid the ANTARES-code was equipped with a polar and moving grid. The numerical cost of a fully parallelized, sufficiently large, and fully resolved section would be immense. Thus it was not only necessary to find a suitable model, but also save to costs for parallelisation and grid refinement. The equations governing the hydrodynamics were derived for this particular grid and implemented in the code. The grey short characteristics method for the radiative transfer equation was also adjusted. Different methods of parallelisation for the radiative transfer were tested. Abstract Within ANTARES shocks are treated with an essentially non oscillatory (ENO) scheme with Marquina flux splitting. As this method is only valid for grids that are equidistant or uniformly stretched in all directions two differnt sets of ENO-coefficients were implemented and tested. It was found that the traditional approach is indeed no longer valid and the system is not conservative when the original set of coefficients is used. In the upper or hydrogen ionisation zone the gradient of density, temperature etc. is very steep, therefore a finer resolution with a minimum of additional time steps is needed. In order to resolve these few points a co-moving grid refinement was developed. Simulations in one and two dimensions were performed, a comparison between them helps to better understand the effects of convection on the e.c. light curve. Analysis of the fluxes and the work integral was done for the helium ionisation zone. The effects of subgrid modelling were tested on the hydrogen convection zone and compared with a resolved simulation of this zone. (author)

Availability note (English)

Available from Vienna University, Library and archive services, Universitaetsring 1, 1010 Vienna (AT)

Abstract (German)

Um mit Hilfe des ANTARES-Codes eine Simulation von Pulsation und Konvektion in einem Cepheiden durchfuehren zu koennen wurde dieser mit einem polaren, beweglichen Gitter ausgestattet. Der numerische Aufwand fuer einen voll parallelisierten, ausreichend grossen und ausreichend aufgeloesten Ausschnitt des Sterns ist enorm. Daher war es nicht nur notwendig ein geeignetes Model zu finden, es musste auch bei der Parallelisierung und bei der Gitterverfeinerung der Aufwand im Vergleich zum bisherigen Programm reduziert werden. Abstract Die hydrodynamischen Gleichungen wurden fuer dieses spezielle Gitter hergeleitet und in den Code implementiert. Die Methode der kurzen Charakteristiken fuer den Strahlungstransport wurde an dieses Gitter angepasst. Verschiedene Parallelisierungsvarianten wurden dafuer untersucht. Abstract Innerhalb von ANTARES werden Schocks mit Hilfe von ENO mit 'Marquina flux splitting' behandelt. Diese Methode ist aber nur fuer equidistante oder gleichfoermig gestreckte Gitter zulaessig. Es wurden zwei verschiedene Familien von Koeffizienten getestet. Es hat sich gezeigt, dass der herkoemmliche Zugang tatsaechlich ungeeignet ist und zu einer aenderung der Erhaltungsgroessen fuehrt. Abstract In der oberen Konvektionszone, in der die Ionisation von Wasserstoff statt findet, sind die Gradienten von Dichte, Temperatur usw. sehr steil, hier wurde eine bessere Aufloesung mit moeglichst wenigen zusaetzlichen Zeitschritten benoetigt. Um diese sehr duenne Schicht aufzuloesen wurde eine sich mitbewegende Gitterverfeinerung entwickelt. Abstract Es wurden Simulationen in ein und zwei Dimensionen durchgefuehrt. In zwei Dimensionen wurden die Fluesse und das Arbeitsintegral in der Helium-Ionisationszone analysiert. Die Auswirkngen von 'subgrid modelling' wurden an der Wasserstoff-Ionisationszone getestet und mit einer besser aufgeloesten Simulation verglichen. (author)

Additional details

Publishing Information

Imprint Pagination
112 p.

INIS

Country of Publication
Austria
Country of Input or Organization
Austria
INIS RN
44014760
Subject category
S79: ASTROPHYSICS, COSMOLOGY AND ASTRONOMY;
Resource subtype / Literary indicator
Thesis, Non-conventional Literature
Descriptors DEI
CEPHEIDS; CONVECTION; GRIDS; HELIUM; HYDROGEN; NUMERICAL ANALYSIS; PULSATIONS; RADIANT HEAT TRANSFER; SIMULATION
Descriptors DEC
ELECTRODES; ELEMENTS; ENERGY TRANSFER; FLUIDS; GASES; HEAT TRANSFER; MASS TRANSFER; MATHEMATICS; NONMETALS; PULSATING VARIABLE STARS; RARE GASES; STARS; VARIABLE STARS