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41 Pages·2014·3.09 MB·English

by  Simon Zwart

Gravitational dynamics with AMUSE
Simon Portegies Zwart
Sterrewacht Leiden
Gravitational dynamics with AMUSE
Simon Portegies Zwart
Sterrewacht Leiden
AMUSE 
http://amusecode.org
Layers having 
●
Python Script
different roles
Manager
Written in C/C++, 
●
Particles Units
Java Fortran and 
Community module
Python
GD HD SE RT
Parent­proxy pair
MPI
C/C++ code Fortran Code
> from amuse.lab import *
> bodies = Salpeter(N, Mmin, Mmax)
Initialize
> gravity = ph4()
> gravity.add_particles(bodies)
> gravity.evolve_model(t_end)
Evolve > write_to_file(gravity, “bodies.hdf5”)
Store data
N­body algorithms
Why N­body methods?
• Free of assumptions
• Allow one to study interesting problems
• Physics is simple
• Mathematics is simple 
• Computational methods are complex
• Methods are applicable in other disciplines (e.g. 
plasma physics, molecular dynamics)
1643­1727
−
r r
n
∑
i j
=
G m m
F
i i j=1 j 3
∣ ∣
−
r r

i j
How are these results 
computed?
Motion of individual particles given by Newton’s Laws
Forces computed from Newton’s Law of Gravity
“Just” have to solve two coupled ODEs, plus evaluate forces.
Modeling Cluster Dynamics
Continuum methods
gas sphere  (Bettwieser & Sugimoto, Spurzem)
direct Fokker­Planck (Cohn, Takahashi)
  Particle methods
N­body “brute force”(Aarseth; NBODY6++; 
Starlab, pGC)
Tree code (Barnes & Hut, Gadget)
direct Monte­Carlo (Henon, Spitzer; Freitag, 
Giersz, Heggie, Rasio)
hybrid Monte­Carlo  (Giersz & Spurzem)