可压缩 MHD 的非线性结构亚格子闭合模型 第二部分：基于湍流模拟数据的先验比较
流体动力学
2016-07-27 v1 星系天体物理
太阳与恒星天体物理
计算物理
等离子体物理
摘要
尽管可压缩等离子体湍流在许多天体物理现象中都会遇到，但其效应往往未被充分理解。此外，直接数值模拟通常无法达到这些过程的极端参数。为此，采用仅直接模拟大尺度与中间尺度的大涡模拟 (LES)。最小的、未解析的尺度以及小尺度与大尺度之间的相互作用通过亚格子 (SGS) 模型引入。我们提出并验证了一套新的非线性 SGS 闭合模型，以供未来作为可压缩磁流体力学 (MHD) LES 中的 SGS 模型应用。我们使用 15 个（无显式 SGS 模型的）受迫、各向同性、均匀湍流的模拟作为参考数据，其声马赫数 到 ，这是迄今为止文献中执行的最广泛的\textit{先验}测试。在这些测试中，我们显式地过滤参考数据，并将新闭合模型的性能与最广泛测试的闭合模型进行比较。后者包括具有不同归一化方式的涡粘性和尺度相似性类型的闭合模型。性能指标包括与湍流能量和交叉螺旋度通量的相关性、平均 SGS 耗散、拓扑结构以及重现 SGS 向量正确大小和方向的能力。我们发现，只有新的非线性闭合模型在整个参数空间内与数据表现出持续的高相关性（中值 \textgreater），并在所有测试中优于其他闭合模型。此外，我们证明这些结果与分辨率和所选过滤尺度无关。另外，新闭合模型实际上是免系数的，偏差小于 。
引用
@article{arxiv.1606.01573,
title = {A nonlinear structural subgrid-scale closure for compressible MHD Part II: a priori comparison on turbulence simulation data},
author = {P. Grete and D. G. Vlaykov and W. Schmidt and D. R. G. Schleicher},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.01573},
year = {2016}
}
备注
17 pages, 10 figures, 2 tables; to be published in Physics of Plasmas