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Structure Preserving schemes for Conservation Laws on Space Time Manifolds

Descrizione del progetto

Risoluzione di leggi di conservazione iperboliche per l’astrofisica computazionale

I sistemi di equazioni alle derivate parziali non lineari di tipo iperbolico sono caratterizzati da invarianti, la cui preservazione, anche a livello discreto, gioca un ruolo fondamentale nella riduzione della complessità di calcolo relativa alle loro simulazioni numeriche. Inoltre, la conservazione della massa e del momento angolare, nonché quella di equilibri stazionari e in movimento, e l’identificazione di limiti asintotici sono sfide impegnative. Tali questioni sono rilevanti in particolare nelle applicazioni astrofisiche, come per flussi turbolenti attorno a buchi neri, oscillazioni di stelle di neutroni e generazione e propagazione di onde gravitazionali. Finanziato dal programma Marie Skłodowska-Curie, il progetto SuPerMan svilupperà metodi intelligenti di mantenimento della struttura che risulteranno indipendenti dal sistema di coordinate e di alto ordine di accuratezza, per permettere di studiare in modo efficace l’evoluzione dello spazio-tempo secondo la teoria della relatività generale.

Obiettivo

SuPerMan proposes the development and efficient implementation of new structure preserving schemes for conservation laws formulated in an elegant and universal form through covariant derivatives on spacetime manifolds.
Indeed, nonlinear systems of hyperbolic PDEs are characterized by invariants, whose preservation at the discrete level is not trivial, but plays a fundamental role in improving the long term predictivity and reducing the computational effort of modern algorithms. Besides mass and linear momentum conservation, typical of any Finite Volume scheme, the preservation of stationary and moving equilibria, asymptotic limits and interfaces still represents an open challenge, especially in astrophysical applications, such as turbulent flows in gas clouds rotating around black holes.
In this project, our focus will thus be on General Relativistic Hydrodynamics (GRHD) for which such Well Balanced (WB) Structure Preserving (SP) schemes have never been studied before. In particular, we plan to devise smart methods, independent of the coordinate system. This will be achieved by directly including the metric, implicitly contained in the covariant derivative, as a conserved variable inside the GRHD model.
This approach will first be tested on the Euler equations of gasdynamics with Newtonian gravity, extending already existing WB-SP techniques to general coordinate systems. All novel features will be carefully proven theoretically. Next, the new schemes will be incorporated inside a massively parallel high order accurate Arbitrary-Lagrangian-Eulerian Finite Volume (FV) and Discontinuous Galerkin (DG) code, to be released as open source. The feasibility of the project is guaranteed by the strong network surrounding the ER, including experts on WB-SP techniques and mesh adaptation (INRIA France), FV-DG schemes and GRHD (UniTN Italy) and computational astrophysics (MPG Germany). This MSCA project will allow the applicant transition to become an independent researcher.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.

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Parole chiave

Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).

Programma(i)

Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.

Argomento(i)

Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.

Meccanismo di finanziamento

Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.

(si apre in una nuova finestra) H2020-MSCA-IF-2020

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Coordinatore

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE ET AUTOMATIQUE
Contributo netto dell'UE

Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.

€ 184 707,84
Costo totale

I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.

€ 184 707,84
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