开尔文-亥姆霍兹不稳定性与光滑粒子流体动力学
天体物理仪器与方法
2019-08-07 v1 宇宙学与河外天体物理
星系天体物理
高能天体物理现象
太阳与恒星天体物理
摘要
我们使用光滑粒子流体动力学（SPH）对开尔文-亥姆霍兹不稳定性进行模拟。该不稳定性在线性与强非线性两种 regime 下均被研究。我们采用了 Lecoanet 等人（2016）给出的光滑、适定的初始条件，并引入显式 Navier-Stokes 黏性与热导率以迫使系统在非线性 regime 下演化。我们证明了使用 SPH 可收敛到参考解。以被动标量“颜色”场度量的涡结构演化与混合程度均与参考解吻合。具有初始密度差的测试产生了正确的定性行为。SPH 计算的 L2 误差随分辨率提高而减小。误差的主要来源是由人工黏性引起的数值耗散，而降低人工黏性的测试使 L2 误差减小。为分辨所播种模态的初始速度幅值并抑制伪模态的激发，需要使用高阶光滑核函数。我们发现，带人工黏性的标准 SPH 能够正确模拟开尔文-亥姆霍兹不稳定性，并得到收敛解。
引用
@article{arxiv.1907.03935,
title = {The Kelvin-Helmholtz instability and smoothed particle hydrodynamics},
author = {Terrence S. Tricco},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.03935},
year = {2019}
}
备注
16 pages, 13 figures, accepted for publication in MNRAS