İTÜDERGİSİ/d, Cilt 9, Sayı 5 (2010)

Yazı Büyüklüğü:  Küçük  Orta  Büyük

Çok-cisim integrasyonunda zaman-simetrik, ayrık blok zaman adımlı algoritma

Murat KAPLAN, Hasan SAYGIN

Özet


Ayrık blok zaman adımlı integrasyon algoritmaları, çok-cisim problemlerinde sıklıkla kullanılan algoritmalardandır. Farklı zaman ölçeklerine sahip cisimlerin aynı problemin parçaları olduğu durumlarda, kullanımları kaçınılmazdır. Ancak kullanılan integrasyon şeması zaman-simetrik bile olsa, blok zaman adımları kullanıldığında zaman simetrisi bozulmaktadır. Zaman simetrisinin bozulmasının doğal sonucu, toplam enerji üzerindeki hata birikiminin doğrusal olarak artmasıdır. Bu çalışmada, zaman-simetrik blok zaman adımlı bir algoritma geliştirilmiştir. Geliştirilen algoritma, sabit zaman adımları kullanıldığında zaman-simetrik yapısını koruyan integrasyon şemalarının, değişken ayrık blok adımlı bir algoritma içerisinde de zaman simetrik yapısını korumasını sağlamaktadır. Hatta integrasyon şeması tam olarak zaman simetrik olmasa bile, geliştirilen algoritma ile yüksek enerji korunumu sağlandığı gözlenmiştir. Özellikle uzun süreli integrasyonlarda algoritmanın yüksek başarımı belirgindir. Zaman-simetrik ayrık blok zaman adımlı algoritma, bir yineleme yapısı içermektedir. Bu yinelemenin ayrık zaman adımlı integrasyon şemasıyla uygulanabilmesi için, çağ aralıkları (era) belirlenmiş, yineleme işlemleri bu çağ aralıkları üzerinden sağlanmıştır. Yapılan testlerde bu çağ aralıklarının büyüklüğünün hem yineleme sayısı, hem de bellek tüketimi açısından önemli olduğu gözlenmiştir. Çalışmanın bu safhasında, algoritma çağ aralıklarının değişken tutulabildiği bir yapıya kavuşturulmuştur. Algoritma Leapfrog integrasyon şeması kullanılarak geliştirilmiş, etkinliği daha yüksek dereceden integrasyon şemalarıyla da sınanmıştır. İçerdiği yineleme yapısı yüzünden ayrık zaman adımlı önceki algoritmalardan daha yüksek zaman ve bellek tüketimine sahiptir. Ancak toplam enerji üzerindeki hata birikimlerini büyük ölçüde azaltmaktadır.

 

Anahtar Kelimeler: Çok-cisim problemi, sayısal integrasyon, ayrık blok-zaman adımları.


Tam Metin: PDF