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    Adaptive Mesh Refinement Code and The YT project Integration and Application

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    YT是一個廣泛應用於天文物理模擬以及資料分析的繪圖分析軟體。YT亦是一個設計給高解析度自適性網格模擬程式的整合平台。在我們的研究中,我們利用HDF5 (Hierarchy Data Format 5) 的檔案格式,先設計出我們實驗室的GAMER (daptive mesh refinement code with graphics-processing-unit acceleration自適性網格模擬程式) 對YT的整合接面。 此外在輸入輸出上亦採用平行設計。最後,我們利用YT分析了幾種不同的模擬結果,1)暗物質 2)活躍星系核 3)恆星形成 4)磁流體。YT is a visualization and data analysis software widely used in astrophysics, which provides an integrated platform for various multi-resolution simulation codes. In our study, we first construct our GAMER (adaptive mesh refinement code with graphics-processing-unit acceleration) front-end interface for YT, where HDF5 (Hierarchy Data Format 5) format is adopted to improve parallel data I/O and data portability. Finally, we apply YT to analyze four different simulation data sets: 1) cosmological structure formation of the wave dark matter, and 2) interactive jets from active galactic nucleus (AGNs) 3) star formation 4) magnetic hydrodynamics (MHD).誌謝iii 摘要v Abstract vii 1 Introduction 1 2 Related works 3 2.1 GAMER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1.1 Basic introduction to GAMER output Data format . . . . . . . . 3 2.2 The YT Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.3 HDF5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3 YT + Gamer framework 9 3.1 Construct HDF5 data structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.2 YT datastructure.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3.3 io.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.4 fields.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 4 Tests and Applications 19 4.1 Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.1.1 1D-Radial Profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.1.2 Contour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.1.3 Mapserver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.1.4 Velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.1.5 Divergence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.2 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.2.1 ELBDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.2.2 JET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.2.3 Magnetic Hydrodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.2.4 Star Formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 YT Instruction Manual 33 5.1 Pictures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 5.1.1 To plot 1D-profile /2D-Phase-plot . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 5.1.2 2D Phase plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 5.1.3 Slice/projection/off-axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 5.1.4 Add vector /contour/ streamlines/grids . . . . . . . . . . . . . . . 35 5.1.5 3D streamlines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 5.1.6 Volume rendering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 5.1.7 3D-Sketchfab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 5.1.8 How to parallel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Conclusion 39 Bibliography 41 Appendix 43 A GAMER Frontend 43 A.1 datastructure.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 A.2 io.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 A.3 fields.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 B GAMER HDF5 5
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