ExoCubed：基于黎曼求解器的行星大气立方球动力学核心
地球与行星天体物理
2024-03-21 v2 天体物理仪器与方法
大气与海洋物理
摘要
球面上的计算流体动力学与地球物理流体动力学的全球模拟密切相关。使用传统的球极坐标（或经纬度）网格会在极点处产生奇点，导致极点处的网格单元尺寸比赤道处小几个数量级。为解决这一问题，我们开发了一种具有测地等角立方球配置的全球环流模型（动力学核心）。该模型基于“行星非静力大气模拟”(SNAP) 模型开发，采用有限体积数值格式，包含基于黎曼求解器的动力学核心和垂直隐式修正 (VIC) 方案。这种水平配置的改变使得在全球模拟中，相较于具有相似中等分辨率单元数量的经纬度网格，速度提升了 20 倍。我们提出了从 2D 浅水模型到 3D 全球环流测试的标准测试，包括类地行星和浅层热木星，以验证模型的准确性。本文描述的方法具有通用性，可将任何现有的笛卡尔几何有限体积流体动力学模型转换为球面几何模型。
引用
@article{arxiv.2403.06844,
title = {ExoCubed: A Riemann-Solver based Cubed-Sphere Dynamic Core for Planetary Atmospheres},
author = {Sihe Chen and Cheng Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.06844},
year = {2024}
}