用于大密度变化低马赫数流的半守恒降声速技术
计算物理
2019-02-13 v1 太阳与恒星天体物理
流体动力学
等离子体物理
摘要
降声速技术（RSST）已被用于太阳与恒星对流区低马赫数流的高效模拟。基本 RSST 方程为双曲型，适于通过区域分解进行并行计算。RSST 的应用限于密度扰动远小于背景密度的情形。此外，该方法需演化非守恒变量，不适用于激波等间断与单一数值域内共存的情况。本研究提出一种 RSST 的新半守恒形式，可应用于具有大密度变化的低马赫数流。我们推导了原方法与新提方法的波速，阐明这些方法可在不影响熵波的前提下降低声速。方程采用有限体积法实现。进行了若干数值测试以验证所提方法。分析与数值结果表明，原 RSST 在质量密度变化大时不适用。相反，新提方法在此类情形中高效。我们还提出了在机器精度下守恒动量的 RSST 变体。新提变体表述为半守恒方程，当声速未降低时退化为 Euler 方程的守恒形式。此性质在数值域同时包含高、低马赫数区域时具有优势。新提 RSST 形式可应用于更广范围的低马赫数流。
引用
@article{arxiv.1812.04135,
title = {Semi-conservative reduced speed of sound technique for low Mach number flows with large density variations},
author = {H. Iijima and H. Hotta and S. Imada},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.04135},
year = {2019}
}
备注
12 pages, 10 figures, accepted for publication in Astronomy & Astrophysics