用于可压缩湍流的高阶半拉格朗日动力学格式
计算物理
2021-08-11 v2 统计力学
流体动力学
摘要
可压缩湍流传统上采用显式时间积分器对 Navier-Stokes 方程的离散形式进行模拟。然而，相关的 Courant-Friedrichs-Lewy 条件严重限制了最大时间步长。利用 Boltzmann 方程物质导数的拉格朗日特性，我们提出了一种可行的三维半拉格朗日格子 Boltzmann 方法（SLLBM），它规避了这一限制。尽管许多可压缩流动的格子 Boltzmann 方法由于三维中离散速度数量巨大而仅限于二维，SLLBM 仅使用 45 个离散速度。基于可压缩 Taylor-Green 涡模拟，我们表明，即使时间步长比文献中的模拟大两个数量级，新方法也能准确捕捉三维中的激波或弱激波以及湍流，而无需使用额外的滤波或稳定技术。因此，我们的新方法首次使研究人员能够通过完全显式格式研究可压缩湍流，其允许的时间步长范围仅由物理决定，而与空间离散化解耦。
引用
@article{arxiv.2012.05537,
title = {High-order semi-Lagrangian kinetic scheme for compressible turbulence},
author = {Dominik Wilde and Andreas Krämer and Dirk Reith and Holger Foysi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.05537},
year = {2021}
}