Onlangs, YANG Xiaolin en zijn medewerkers van de Yunnan Observatoria van de Chinese Academie van Wetenschappen ontwikkelden een nieuwe snelle code, Lemon (Linear Integral Equations' Monte Carlo Solver op basis van Neumann-oplossing), gericht op het nauwkeurig oplossen van de stralingsoverdrachtsprocessen (RTP's). Het schema van de code is gebaseerd op de lineaire integraalvergelijking en de Neumann-reeksoplossing. De studie werd gepubliceerd in The Astrophysical Journal Supplement Serie.

RT's zijn de meest primaire en alomtegenwoordige fysieke processen op het gebied van astrofysica, en ze spelen een belangrijke rol, zowel bij theoretisch onderzoek als bij praktische observaties. Om RT's op te lossen, verschillende methoden zijn voorgesteld, waarvan de Monte Carlo (MC) methode de belangrijkste en meest gebruikte numerieke methode is vanwege zijn eenvoud maar toch krachtige en opmerkelijke prestaties.

De conventionele MC-methode (of foton-tracing-schema), echter, heeft een intrinsiek defect dat de grote hoeveelheid berekeningen meestal een resultaat oplevert met een vrij lage statica en grote variantie, aangezien een aanzienlijk deel van de rekenkosten volledig wordt verspild.

Om het gebrek te verhelpen, Yang Xiaolin en zijn medewerkers stelden een nieuw plan voor, waarin ze suggereerden dat de MC-methode die wordt gebruikt om de RT's op te lossen, gebaseerd moet zijn op de integraalvergelijking en de Neumann-oplossing in plaats van op fotontracing.

De nieuwe regeling heeft grote voordelen. Het kan de fotonen dwingen om bijdragen te leveren aan de resultaten op elke verstrooiingslocatie, de berekeningsefficiëntie en nauwkeurigheid aanzienlijk verbeteren. Als resultaat, het defect wordt verholpen of verholpen. Het kan de RT's met en zonder polarisaties in een verenigd raamwerk behandelen en de berekeningsprocedure vereenvoudigen als de geometrische configuratie van het systeem een ​​axiale of sferische symmetrie heeft. Aanvullend, het kan direct worden toegepast om lineaire differentiaal-integraalvergelijkingen op te lossen met de juiste begin- of randvoorwaarden.

Lemon is volledig ontwikkeld volgens dit nieuwe schema en geschreven in FORTRAN 90-taal. Het is openbaar beschikbaar en kan worden gedownload van:github.com/yangxiaolinyn/Lemon. Momenteel, Lemon kan de problemen van RT's oplossen die voornamelijk beperkt zijn tot platte ruimte-tijd. Om de rekensnelheid te verhogen, Lemon implementeert de eenvoudigste parallelle berekening door het Message Passing Interface (MPI) -schema toe te passen.

De validatie van Lemon is geverifieerd door de resultaten van verschillende testproblemen te reproduceren. Men kan zien dat Lemon wordt gekenmerkt door hoge snelheid, flexibiliteit in rekenmethoden, hoge efficiëntie en nauwkeurigheid, die de potentiële toepassingen van Lemon voor de berekeningen van RT's in de toekomst garandeert.