22310 אסטרופיסיקה חישובית מתקדמת

4 נקודות זכות תואר שני

שיוך: תואר שני / אסטרופיסיקה

שיוך נוסף: תואר ראשון / מדעים / מדעי הטבע / פיסיקה

מחלקה: המחלקה למדעי הטבע

דרישות קדם

תנאי קבלה: קבלה לתואר השני באסטרופיסיקה, או אישור מיוחד של ועדת התואר השני באסטרופיסיקה. 
ידע קודם דרוש: פרקים באסטרופיסיקה
ידע קודם מומלץ: מבוא לפיסיקה חישובית, אנליזה נומרית 1, אנליזה נומרית 2, מבוא למדעי המחשב ושפת Java‎

שפת ההוראה

הקורס יועבר בעברית ובחלקו גם בשפה האנגלית. 

תיאור הקורס ומטרותיו

קורס זה מספק מבוא לטכניקות חישוביות מתקדמות המשמשות לסימולציות נומריות באסטרופיסיקה הכוללות כוח כבידה ו/או נוזלים. הנושאים כוללים שיטות של-N גופים לפתרון בעיות כבידה וטכניקות הידרודינמיקה נומריות עבור נוזלים. נושאים אסטרופיסיקליים בהם נעשה שימוש בשיטות אלו כוללים סימולציות קוסמולוגיות של היווצרות מבנים ביקום, היווצרות ואבולוציה של גלקסיות, היווצרות והתפתחות של כוכבים ומערכות פלנטריות, התנגשויות של כוכבי ניוטרונים וחורים שחורים כמודל להתפרצויות קרני גמא. מידע נוסף על נושאים אלה ואחרים בהם מיושמות השיטות יופיעו באתר הקורס.

שימו לב - זהו קורס על אלגוריתמים נומריים והשימוש המעשי בהם, זהו לא קורס המלמד טכניקות תכנות או שפות. על הסטודנטים להכיר טכניקות תכנות לפני תחילת הקורס.

ידע כישורים ומיומנויות שירכשו בקורס (תוצרי הלמידה)

בסיום הקורס הסטודנטים יוכלו:

לתאר וליישם את שיטת ההפרש הסופי לפתרון משוואות ההידרודינמיקה.

לתאר וליישם את שיטת ההידרודינמיקה המוחלקת לפתרון משוואות ההידרודינמיקה.

לתאר וליישם את שיטת רשת החלקיקים לפתרון משוואת פואסון.

יהיו בעלי יכולת ליישם קודים אסטרופיסיקליים סטנדרטיים במצבים מעשיים.

שיטת ההוראה

הקורס ילווה בספר לימוד באנגלית ומפגשי לימוד. 

נושאי הלימוד

כיצד לנסח את המשוואות הרלוונטיות להידרודינמיקה בצורה שמרנית ולא שמרנית.

כיצד לבצע דיסקרטיזציה של המשוואות הרלוונטיות להידרודינמיקה בצורה שמרנית.

כיצד ליישם באופן מספרי כקוד מחשב תת-קבוצה של המשוואות הרלוונטיות להידרודינמיקה.

ידע במושגים של מונחי מקור, ניסוחים אוילריאניים ולגראנז'יאניים, ניסוחים מרומזים ומפורשים, קירובים של הפרשים סופיים, שיטות הפרשים/נפח/אלמנטים סופיים.

יישום הידרודינמיקה חלקיקים מוחלקים (SPH) של משוואות ההידרודינמיקה.

הבנה של המצבים שבהם טיפול לגראנז'יאני (כפי שמשמש אתSPH ) עשוי להיות מתאים יותר מטיפול אוילריאני.

שיטת רשת החלקיקים לפתרון משוואת פואסון. 
זה כולל את היכולת לבטא את המשוואות לדינמיקת כבידה במרחב פורייה.

תכונות של טרנספורמציית פורייה הבדידה.

אתגר השדות המגנטיים בסימולציות מורכבות (MHD).

הקונספט מאחורי סימולציות יחסות כללית.

רשימת נושאי הלימוד לפי יחידות הלימוד:

• משוואות בולצמן וחוקי הידרודינמיקה, גבולות וקריטריונים
• מד"ח נומריות דיפוזיה, יציבות נומרית
• סימולציות מרובת חלקיקים
• SPH, גלי הלם.
• Grid-Based Hydro
• טיפול במשוואת פואסון, מולטי-גריד
• MHD
• GRhydro