惯性粒子流体动力学中,是否需要基于经验的开关来控制耗散?
流体动力学
2026-04-08 v2 天体物理仪器与方法
摘要
人工粘性在平滑粒子流体动力学 (SPH) 中常用于建模水动力学模拟中的耗散。然而,其实际实现 today 依赖于复杂的数值开关,将其应用限制在物理上需要耗散的区域(如冲击波),这些开关虽然必不可少,但并非完美,会引入额外的数值噪声。本文发展并验证了一种更高效的SPH冲击捕获方案,不依赖人工粘性开关。近期研究表明,从速度场的线性分量中进行减法可抑制剪切主导区域中的虚耗散。基于此思想,我们实现了一种从局部速度场中移除 bulk 线性运动的速度重构技术,并使用 Balsara 修正来调制耗散。所述方法ology yield a balanced dissipation scheme that performs well across a range of regimes, including subsonic instabilities, shear flows, and strong shocks。我们展示,该方法在准确度和虚耗散方面优于本文所采用的参考黏性开关。
引用
@article{arxiv.2510.20534,
title = {Are heuristic switches necessary to control dissipation in modern smoothed particle hydrodynamics ?},
author = {Domingo García-Senz and Rubén M. Cabezón},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.20534},
year = {2026}
}
备注
14 pages, 13 Figures, 8 Tables, accepted for publication in Astronomy & Astrophysics