基于伪谱和有限差分求解器的湍流模拟相对准确性
流体动力学
2025-08-15 v1 计算物理
摘要
对于单个时间步长，谱求解器已知比其有限差分方法更精确。然而，正如我们在本文中所展示的，使用这两种方法进行的湍流模拟几乎具有相同的准确性。在本文中，我们在均匀的256网格上对受迫 hydrodynamic 湍流进行仿真，其鲁道斯数分别为965、1231、1515和1994。我们表明，这两种方法对总能量和流动轮廓的演化几乎相同。此外，稳态能谱、能量通量以及速度及其导数的概率分布函数非常相似。我们认为，在湍流吸引子内部，数值误大概率会被抵消（而非相加），这导致有限差分和谱方法的结果非常相似。考虑到并行有限差分仿真在大规模网格上比其谱方法更具通用性和效率，这些发现具有极其宝贵的价值。
引用
@article{arxiv.2508.10808,
title = {Relative accuracy of turbulence simulations using pseudo-spectral and finite difference solvers},
author = {Akash Rodhiya and Shashwat Bhattacharya and Mahendra K Verma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.10808},
year = {2025}
}
备注
10 pages, 7 figures