非惯性收缩、扩张与旋转参考系中流体运动的计算
天体物理学
2015-06-24 v2 计算物理
流体动力学
摘要
我们提出了一种用于计算特征为大程度收缩/扩张且流体速度由与收缩/扩张和/或旋转相关的流体速度主导的流体运动的方法。我们考虑在均匀收缩/扩张和/或旋转参考系中，对流体力学的欧拉方程进行的形式化。该参考系的运动被调整以最小化局部流体速度。这种方法允许非常有效地处理大幅度流体范围变化。此外，通过排除bulk flow对总能量的贡献，该方法消除了感兴趣流体中高马赫数问题的影响。该方法的一个重要实际优势是，它可以轻松地实现于几乎任何隐式或显式Euler流体方案中，并且可以采用自适应网格细化(AMR)策略。我们还详细地考虑了方程的不变性以及针对特定类别的收缩/扩张参考系的保守形式方程的存在性。特别强调对该方法进行大量数值测试，以各种代表性参考系运动，这些运动代表了该方法实际应用的现实情形。我们研究了该方法在既非其最佳应用问题中的准确性、保守性和收敛性，以及在该方法使用最为有益的系统中的准确性、保守性和收敛性。这种对数值解行为的详细调查用于定义在制定问题特定流体运动反馈机制时需要考虑的要求。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0511343,
title = {Computation of Fluid Flows in Non-inertial Contracting, Expanding, and Rotating Reference Frames},
author = {A. Y. Poludnenko and A. M. Khokhlov},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0511343},
year = {2015}
}
备注
Accepted to Journal of Computational Physics; several additional numerical tests included. High resolution fig. 5 and additional animations of simulations can be found at http://flash.uchicago.edu/~apol/JCP/