Incorporating 基于重力的信号速度的人工传导项的 SPH 代码的流体动力学能力

本文研究了一种 SPH 代码的流体动力学性能，该代码 Incorporating 了一个人工热传导项，其中采用的信号速度适用于存在引力的情况。与先前的发现一致，结果表明 SPH 描述开尔文 - 赫姆霍兹不稳定性 (Kelvin-Helmholtz instabilities) 发展的性能强烈依赖于初始条件设置的一致性，以及由于核采样不完整导致的动量方程中的主导误差。误差和稳定性分析表明，四次 B 样条核 (M_5) 具有非常好的稳定性特性，我们建议将其与大邻居数（2D 中约 50 至 3D 中约 100）一起使用，以提高模拟结果的收敛性，而不受所谓团簇不稳定性的影响。对 blob 测试的 SPH 模拟表明，在强超音速流体制下，必须对人工传导 SPH 系数施加适当的限制条件（取决于普朗特数 Prandtl number），以避免非物理量的热扩散。包含自引力的流体动力学模拟结果显示，流体动力学变量的剖面与基于网格的代码产生的结果吻合得更好。特别是，星系团宇宙学模拟中的核心熵最终水平与使用 AMR 代码发现的结果一致。最后，瑞利 - 泰勒不稳定性 (Rayleigh-Taylor instability) 测试的结果表明，在极亚音速流体制下，该代码在处理流体动力学不稳定性方面仍存在若干困难。这些问题本质上是由于标准 SPH 中梯度的计算方式造成的，而非人工传导项的实施所致。