亚音速与超音速等温湍流中密度方差 - 马赫数的新关系
太阳与恒星天体物理
2014-11-27 v1 计算物理
流体动力学
摘要
本文通过一套分辨率高达 1024^3 网格的系统性流体动力学网格模拟，分析了亚音速和超音速等温受迫湍流中气体密度的概率密度函数 (PDF)。我们进行了一系列数值实验，其均方根 (r.m.s.) 马赫数 M 的范围从近乎不可压缩的亚音速 (M=0.1) 到高度可压缩的超音速 (M=15) 区域。我们通过施加纯螺线管型（无散度）和纯压缩型（无旋度）的强迫场来驱动湍流，研究了这两种极端驱动机制的影响。我们发现，在广泛的马赫数范围内，测量结果符合均方根马赫数与密度分布标准差之间的线性关系，其中比例常数取决于强迫类型。此外，我们提出了密度分布标准差与压缩模态下速度标准差（即均方根马赫数的压缩分量）之间的新线性关系。在该关系中，强迫的影响显著降低，表明从亚音速到超音速区域，密度分布标准差与压缩模态下速度标准差之间存在独立于强迫的线性关系。
引用
@article{arxiv.1206.4524,
title = {A new density variance - Mach number relation for subsonic and supersonic, isothermal turbulence},
author = {Lukas Konstandin and Philipp Girichidis and Christoph Federrath and Ralf S. Klessen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1206.4524},
year = {2014}
}
备注
8 pages,6 figures, The Astrophysical Journal (submitted)