等离子体动力学:离散玻尔兹曼建模与 Richtmyer-Meshkov 不稳定性
等离子体物理
2024-04-16 v3 统计力学
元胞自动机与格子气
计算物理
摘要
提出一种用于等离子体动力学的离散玻尔兹曼模型(DBM)。DBM 的构建主要考虑两方面。其一是建立仿真前具备充分物理功能的物理模型。其二是给出在仿真后从海量数据中提取更有价值信息的方案。对于第一方面,该模型等价于一个磁流体力学模型加上一个针对最相关的 TNE 行为(包括熵产生率)的粗粒化模型。使用包括 Orszag-Tang(OT)涡问题在内的若干典型基准问题验证 DBM 的物理功能。对于第二方面,DBM 利用 (f-feq) 的非守恒动力学矩描述复杂系统的非平衡态与行为。OT 涡问题与 Richtmyer-Meshkov 不稳定性(RMI)是第二方面的实际应用。对于具有界面反转和重冲击过程的 RMI,发现无磁场时,非组织动量通量在激波前沿附近效应最显著,而非组织能量通量在扰动界面附近行为最显著。磁场对 TNE 效应的影响呈现阶段特征:界面反转前,TNE 强度因界面反转速度降低而增强;界面反转后,TNE 强度显著减弱。由非组织能量通量贡献的全局平均 TNE 强度与熵产生率均可作为判断磁场是否足以阻止界面反转的物理判据。
引用
@article{arxiv.2303.12356,
title = {Plasma kinetics: Discrete Boltzmann modelling and Richtmyer-Meshkov instability},
author = {Jiahui Song and Aiguo Xu and Long Miao and Feng Chen and Zhipeng Liu and Lifeng Wang and Ningfei Wang and Xiao Hou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.12356},
year = {2024}
}
备注
20 pages, 15 figures