宇宙线磁流体力学方程的近似黎曼解算器
高能天体物理现象
2016-10-07 v2
摘要
我们分析了宇宙线磁流体动力学（CR MHD）方程以改进数值模拟。我们提议以完全守恒形式求解它们，这等价于常规的CR MHD方程。在完全守恒形式中，CR能量方程被CR“数”守恒所替代，其中CR数密度定义为CR能量密度的三分之四次幂。前者包含一个额外的源项，而后者没有。从完全守恒形式的CR MHD方程导出了一个近似黎曼解算器。基于该分析，我们提出了一种数值格式，其解在任何激波处均满足Rankine-Hugoniot关系。我们证明对于一维CR流体激波管问题，它重现了Pfrommer等人（2006）导出的黎曼解。我们将该解与通过求解CR能量方程获得的解进行比较。当在后激波气体中CR压力占优于气体压力时，后者的解严重偏离黎曼解。前者的解收敛于黎曼解，并且在空间和时间上具有二阶精度。我们的数值例子包括磁化介质中高压球的膨胀。在该例子中快激波和慢激波被清晰分辨。我们还讨论了CR MHD方程可能的扩展以评估平均CR能量。
引用
@article{arxiv.1608.03206,
title = {Approximate Riemann Solvers for the Cosmic Ray Magnetohydrodynamical Equations},
author = {Yuki Kudoh and Tomoyuki Hanawa},
journal= {arXiv preprint arXiv:1608.03206},
year = {2016}
}
备注
Accepted to MNRAS, 16 pages, 14 figures, 7 tables