天体物理湍流亚网格尺度模型的先验验证
星系天体物理
2020-09-02 v2 天体物理仪器与方法
摘要
我们对动量、能量和被动标量的湍流输运的亚网格尺度（SGS）模型进行了先验验证测试。为此，我们用拉格朗日代码进行了两组高分辨率流体动力学模拟：一是 rms 马赫数为 0.3、2 和 8 的等温湍流盒，二是经典风洞（其中冷云在热介质中穿行并因流体不稳定性逐渐溶解）。考察了两种 SGS 模型：天体物理模拟中广泛采用的涡扩散（ED）模型，以及 Clark 等人（1979）提出的“梯度模型”。我们发现两种模型对 SGS 项量级的预测同样好（相关系数 > 0.8）。然而，梯度模型对 SGS 项的方向和形状提供了极好的预测，而 ED 模型在两者上的预测均很差，表明各向同性扩散对瞬时湍流输运是糟糕的近似。梯度模型的最佳拟合系数在动量输运中为 [0.16, 0.21]，湍流施密特数和普朗特数均接近 1，在 [0.92, 1.15] 范围内。
引用
@article{arxiv.2003.13780,
title = {A-priori Validation of Subgrid-scale Models for Astrophysical Turbulence},
author = {Chia-Yu Hu and Chi-Ting Chiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.13780},
year = {2020}
}
备注
ApJ accepted; analysis code available at https://github.com/huchiayu/Lapriori.jl