GravityForge Pro N体引力系统演化实验室

GravityForge Pro · N体引力系统与天体物理轨道演化实验室

项目简介

GravityForge Pro 是一款基于纯前端技术栈（HTML5 Canvas 2D + Web Audio API + N体万有引力数值积分算法）构建的高保真天体物理与引力动力学实验室。

基于牛顿万有引力定律与二阶 Velocity-Verlet 辛积分器，实现了平滑软化引力场演算。支持开普勒太阳系、8字形三体稳定解、拉格朗日L4/L5平衡点、双星系碰撞及双黑洞并合引力波仿真，并提供三维时空弯曲势阱与四极矩引力波形监控。

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核心功能亮点

1. 高精度 N 体引力数值求解引擎

• 采用带软化因子 $\epsilon$ 的 Velocity-Verlet 辛算法，保证长时间轨道积分下的机械能守恒。

• 支持完全非弹性碰撞并合，严格遵循动量守恒定律计算新天体质量与轨道速度。

2. 经典天体物理系统预设库

• 经典开普勒太阳系：按角动量与引力平衡配置各行星公转速度。

• 8字形三体稳定解：展现著名的 Chenciner-Montgomery 周期三体运动解。

• 拉格朗日平衡点：模拟特洛伊小行星群在 L4/L5 点的引力锁定。

• 双星系潮汐碰撞：模拟星系相撞过程中的引力潮汐臂演化。

• 双黑洞并合：呈现旋进 (Inspiral) 与并合引力辐射。

3. 3D 时空引力弯曲势阱与多通道监控

• 3D Isometric 时空弯曲图：实时呈现大质量天体引发的时空下陷深度。

• 动能与引力势能示波器：实时跟踪系统机械能守恒与微小能量漂移。

• 四极矩引力波应变谱 (GW Strain)：计算加速天体辐射的引力波强度。

4. Web Audio 过程式引力波声效合成

• 根据引力四极矩与天体碰撞事件，实时动态合成低频引力波啁啾音 (Chirp) 与冲击声效。

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系统架构

• 天体系统与参数化建模：开普勒初速度求解与交互式天体投掷。

• N体引力 Verlet 积分：软化引力核、二阶辛积分与动量守恒碰撞。

• 3D 时空势阱与多通道：等距三维投影、势能等值线与发光轨道残影。

• 能量守恒与引力波谱：机械能示波、四极矩引力辐射与 Web Audio 声效。

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开源仓库与使用说明

• 代码仓库：https://gitcode.com/wdxb/gravityforge-pro.git

• 使用方法：双击直接在浏览器中打开 index.html 即可开始天体物理仿真！