Compared to other symplectic integrators (the Wisdom and Holman map and its higher order generalizations) that also take advantage of the hierarchical nature of the motion of the planets around the central star, our methods require solving implicit equations at each time-step. We claim that, despite this disadvantage, FCIRK16 is more efficient than explicit symplectic integrators for high precision simulations thanks to: (i) its high order of precision, (ii) its easy parallelization, and (iii) its efficient mixed-precision implementation which reduces the effect of round-off errors. In addition, unlike typical explicit symplectic integrators for near Keplerian problems, FCIRK16 is able to integrate problems with arbitrary perturbations (non necessarily split as a sum of integrable parts). We present a novel analysis of the effect of close encounters in the leading term of the local discretization errors of our integrator. Based on that analysis, a mechanism to detect and refine integration steps that involve close encounters is incorporated in our code. That mechanism allows FCIRK16 to accurately resolve close encounters of arbitrary bodies. We illustrate our treatment of close encounters with the application of FCIRK16 to a point mass Newtonian 15-body model of the Solar System (with the Sun, the eight planets, Pluto, and five main asteroids) and a 16-body model treating the Moon as a separate body. We also present some numerical comparisons of FCIRK16 with a state-of-the-art high order explicit symplectic scheme for 16-body model that demonstrate the superiority of our integrator when very high precision is required.


翻译:与其他利用中央恒星周围行星运动的等级性质,我们的方法要求在每个时间步骤解决隐含方程式。我们声称,尽管存在这种缺点,FCIRK16比其他高精度模拟的显性共集体(Wisdom和Holman地图及其较高的顺序缩略图)效率更高,因为:(一)它的高度精确度,(二)它的简单平行,以及(三)它的高效混合精度执行减少了交错误差的影响。此外,与典型的开普勒尔问题、FCIRK16附近行星运动的显性共振荡性方程式不同,我们的方法需要在每个时间步骤的典型分流中解决隐隐含方方程式问题(不一定作为易腐性部分之和之和),我们提出了对高方格模型系统模型化错误中近距离相遇的影响的新分析。基于这一分析,一个用于探测和完善连接近交错的整合步骤的机制已经被纳入了我们16个地球的直径直径直径直径直的离子体。这个机制让我们的直径直径直径直径直径直径直达的离层的离层的离心机体的直径直径直径直达的离体, 。

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