N体模拟的五个步骤(5 Steps to N-body Simulation)
本教程受“CFD Python”启发,旨在引导初学者用简洁的 Python 代码编写 N 体引力模拟程序。教程假设读者具备 Python 和微积分基础,但内容会详细解释,方便理解。教程分为五个步骤,逐步讲解,并提供完整代码。读者可以在 GitHub 和网站上找到源代码和教程内容,鼓励读者动手实践,最终完成自己的 N 体模拟项目。
5 Steps to N-body Simulation
这是一个受到课程 "CFD Python: 12 steps to Navier-Stokes" 启发的系列教程。 目标是教初学者如何用简洁快速的 Python 代码编写 N 体引力模拟程序。
虽然假设读者具备 Python 和微积分的基础知识,但所有内容都会详细解释,以便初学者也能轻松上手。 完成本教程后,您将能够使用 Python 编写自己的 N 体模拟代码。 在教程结束时,我们鼓励您进行自己的与 N 体模拟相关的项目。
如何使用本教程?
python 脚本和 markdown 文件的源代码可以在以下位置找到:
但我强烈建议您在我们的网站上阅读本教程:
随着我们的进度,代码片段会逐步展示,但您不必逐个复制它们,因为每个步骤的末尾都提供了完整的代码。 但是,我建议您将其转换为自己的代码,以便更好地理解。
内容
- Step 1: Initial setup
- Step 2: Gravity
- Step 3: Your first N-body program
- Step 4: Higher-order algorithms
- Step 5: Adaptive time-stepping
- Extra: Plotting and animation
- Conclusion and Final Project
参考文献
- Lorena Barba and Gilbert Forsyth. CFD Python: the 12 steps to Navier-Stokes equations. Journal of Open Source Education , 2(16):21, 2019. doi:10.21105/jose.00021.
- Javier Roa, Adrian S. Hamers, Maxwell X. Cai, and Nathan W. C. Leigh. Moving Planets Around: An Introduction to N-Body Simulations Applied to Exoplanetary Systems. MIT Press, 2020.
- Richard L. Burden and J. Douglas Faires. Numerical Analysis. Cengage Learning, nineth edition, 2011.
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