强磁化介质中光滑粒子磁流体动力学的色散误差最小化
天体物理仪器与方法
2015-09-16 v1 星系天体物理
摘要
在本研究中，我们通过线性分析研究了强磁化介质中光滑粒子磁流体动力学 (SPM) 的色散特性。在现代 SPM 中，从运动方程中减去一个与磁场散度成正比的修正项，以避免在强磁化介质中出现的数值不稳定性。通过线性分析发现，带有修正项的 SPM 存在显著的色散误差，特别是对于沿磁场传播的慢波。所有波数的相速度都显著大于精确解，并在有限波数处出现峰值。这些过大的色散误差的产生是因为磁场沿磁场方向贡献了一个非物理的排斥力。即使使用更大的光滑长度和更光滑的核函数（如高斯或五次样条核），色散误差也无法减小。我们对此问题进行了线性分析，发现如果将修正项减半，则可以在保持 SPM 稳定的同时完全消除色散误差。这些发现通过几个简单的数值实验得到了证实。
引用
@article{arxiv.1509.04369,
title = {Minimizing Dispersive Errors in Smoothed Particle Magnetohydrodynamics for Strongly Magnetized Medium},
author = {Kazunari Iwasaki},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.04369},
year = {2015}
}
备注
30 pages, accepted for publication in Journal of Computational Physics