热导能量传递模型在 Bifrost 太阳大气 MHD 代码中的实现
太阳与恒星天体物理
2024-12-11 v2 天体物理仪器与方法
数学物理
math.MP
摘要
背景：热导率对上层太阳大气能量演化具有重要贡献，表现为非线性浓度依赖性扩散方程。近期为解决这些问题，提供了不同方法的最佳拟合解决方案，但其有效性和局限性鲜有讨论。目标：严格测试 Bifrost 超大规模并行磁流体动力学代码中求解导热通量不同实现方法的差异与局限性，并分析双曲近似的收敛性。方法：我们使用新推导的 1 阶自相似近似，对比显式与隐式方法的差异与局限性，并分析其在 1 维纯热测试情景下的收敛性。结果：我们发现尽管双曲近似在长期仿真中最为准确且计算最快，但目前没有一种方法在准确性和效率之间实现最佳平衡。我们还发现，该近似的解对初始条件敏感且若正确使用可实现更快的收敛。超扩散技术在帮助方法实现最佳性能方面尤为有用。结论：我们讨论了在更复杂的仿真中使用各方法的建议，同时 acknowledges 新的方法开发的机遇领域。
引用
@article{arxiv.2409.07074,
title = {Implementation of thermal conduction energy transfer models in the Bifrost Solar atmosphere MHD code},
author = {George Cherry and Boris Gudiksen and Mikolaj Szydlarski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.07074},
year = {2024}
}