物理与数值黏性在流体动力学不稳定性中的作用
宇宙学与河外天体物理
2022-11-23 v2
摘要
开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHI）的演化被广泛用于评估数值方法的性能。我们采用该不稳定性来测试 OpenGadget3 中的光滑粒子流体动力学（SPH）和无网格有限质量（MFM）实现。我们量化了 SPH 和 MFM 在不同数值与物理设置下重现 KHI 线性增长的准确性。其中我们考虑：i) 数值诱导黏性，以及 ii) 具有物理动机的 Braginskii 黏性，并比较它们对 KHI 增长的影响。我们发现，当改变如设置或 SPH 代码中邻居数量等干扰参数时，推断出的数值黏性变化，与采用不同流体求解器（即 MFM）所得差异相当。SPH 在存在物理黏性时重现了预期的增长率降低，并很好地恢复了完全抑制该不稳定性所需的物理黏性阈值水平。对于 virial 温度为 3×10^7 K 的星系团，该水平对应于经典 Braginskii 值的约 10^{-3} 抑制因子。在此环境中，我们 SPH 实现的本征数值黏性被推断为至少小一个数量级（即约 10^{-4}），再次确保现代 SPH 方法适于研究星系团中物理黏性的效应。
引用
@article{arxiv.2205.09135,
title = {The role of physical and numerical viscosity in hydrodynamical instabilities},
author = {Tirso Marin-Gilabert and Milena Valentini and Ulrich P. Steinwandel and Klaus Dolag},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.09135},
year = {2022}
}
备注
22 pages, 22 figures, accepted in MNRAS