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自适应网格细化的MHD模拟的逐级人工粘度和可视化。 (英语) Zbl 1349.76473号

摘要:我们提出了一种在磁流体动力学(MHD)模拟中使用自适应网格细化(AMR)方法确定人工粘度的数值方法,其中人工粘度由于AMR层次的分辨率水平而自适应地改变。虽然人工粘度的合适值取决于控制方程和目标问题的模型,但可以通过冯·诺依曼稳定性分析来确定。利用新方法“逐级人工粘度法”,利用AMR方法对Rayleigh-Taylor不稳定性(RTI)进行了MHD模拟。通过比较AMR模拟和具有均匀网格和均匀人工粘度(其分辨率与AMR模拟的最高水平相同)的简单模拟的RTI线性增长率,验证了逐级人工粘度方法的有效性。此外,在RTI的非线性阶段,可以清楚地观察到二次不稳定性,其中AMR计算的层次数据结构可视为高分辨率区域像梯田一样上浮。在将该方法应用于一般流体模拟时,可以充分再现小结构的生长,同时可以抑制数值解的发散。

MSC公司:

76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65M50型 涉及偏微分方程初值和初边值问题数值解的网格生成、细化和自适应方法
76周05 磁流体力学和电流体力学
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 伯杰,M.J。;Oliger,J.,双曲型偏微分方程的自适应网格加密,J.Compute。物理。,53, 3, 484-512 (1984) ·Zbl 0536.65071号
[2] De Zeeuw,D。;Powell,K.G.,《欧拉方程的自适应优化笛卡尔网格解算器》,J.Compute。物理。,104, 56-68 (1993) ·Zbl 0766.76066号
[3] Coirier,W.J。;Powell,K.G.,粘性流和无粘性流的溶液自适应笛卡尔网格方法,AIAA J.,34,5,938-945(1996)·Zbl 0900.76407号
[4] Khokhlov,A.M.,自适应细化流体动力学模拟的全螺纹树,J.Compute。物理。,543,22(1997)
[5] 加西亚,A.L。;贝尔,J.B。;克拉奇菲尔德,W.Y。;Alder,B.J.,《使用直接模拟蒙特卡罗进行自适应网格和算法优化》,J.Compute。物理。,154, 1, 134-155 (1999) ·Zbl 0954.76075号
[6] Ahn,H.T。;Shashkov,M.,自适应流体力矩法,J.Compute。物理。,228,8279-2821(2009年)·Zbl 1282.76147号
[7] 保险丝,D。;Agbaglah,G。;Josserand,C。;波皮内特,S。;Zaleski,S.,液滴、气泡和波浪的数值模拟:最新技术,流体动力学。第41、6号决议,第065001条,pp.(2009)·Zbl 1423.76002号
[8] 纪浩。;留置权,F。;Yee,E.,《一种新的自适应网格细化数据结构及其在爆轰中的应用》,J.Compute。物理。,229, 23, 8981-8993 (2010) ·Zbl 1207.80023号
[9] Zabelok,S。;Arslanbekov,R。;Kolobov,V.,异构计算体系结构的自适应运动流体求解器·Zbl 1349.76754号
[10] 鲍威尔,K.G。;罗伊,P.L。;林德·T·J。;贡博西,T.I。;De Zeeuw,D.L.,理想磁流体力学的解自适应迎风格式,J.Compute。物理。,154, 2, 284-309 (1999) ·Zbl 0952.76045号
[11] De Zeeuw,D.L。;贡博西,T.I。;格罗斯,C.P.T。;鲍威尔,K.G。;Stout,Q.F.,全球空间天气模拟的自适应MHD方法,IEEE Trans。等离子体科学。,28, 6, 1956-1965 (2000)
[12] 贡博西,T。;DeZeeuw,D。;格罗斯,C。;Powell,K.,《Parker-螺旋IMF条件下的磁层配置:3D AMR MHD模拟结果》,Adv.Space Res.,26,1,139-149(2000)
[13] Balsara,D.S。;Norton,C.D.,使用基于并行语言的方法进行高度并行结构自适应网格细化,并行计算。,27, 1-2, 37-70 (2001) ·兹比尔0971.68017
[14] Balsara,D.,《无发散重建磁流体力学的二阶精确格式》,天体物理学杂志增刊。,151, 149 (2004)
[15] Kleimann,J。;Kopp,A。;费希特纳,H。;格劳尔,R。;Germaschewski,K.,《利用CWENO采用自适应网格细化的三维MHD高分辨率计算》,Compute。物理学。社区。,158, 1, 47-56 (2004) ·Zbl 1196.76085号
[16] 罗森博格,D。;Fournier,A。;菲舍尔,P。;Pouquet,A.,地球物理-营养物理光谱元素自适应细化(GASpAR):面向对象的自适应流体动力学模拟,J.Compute。物理。,215, 1, 59-80 (2006) ·Zbl 1140.86300号
[17] Balsara,D.S.,磁场的无散度重建和磁流体力学的WENO方案·Zbl 1280.76030号
[18] Ziegler,U.,NIRVANA代码:具有自适应网格细化的并行计算MHD,计算。物理学。社区。,179, 4, 227-244 (2008) ·Zbl 1197.76102号
[19] 江,C。;X·冯。;张杰。;Zhong,D.,在曲线坐标系下用CESE方法对磁流体力学问题进行AMR模拟,Sol。物理。,267, 2, 463-491 (2010)
[20] 克拉夫佐夫公司。;Klypin,A.A。;Khokhlov,A.M.,《自适应优化树-用于宇宙学模拟的新的高分辨率N体代码》,天体物理学J.Suppl.Ser。,111, 73-94 (1997)
[21] Abel,T。;Bryan,G.L。;Norman,M.L.,《原始分子云的形成和碎裂》,天体物理学杂志,540,39-44(2000)
[22] 诺曼,M.L。;Bryan,G.L.,《宇宙学自适应网格细化》,(《数值天体物理学》,Proc.Int.Conf.Numer.Astrophysi.数值天体物理学,Proc.Int.Conf.Numer.天体物理学,天体物理学和空间科学图书馆,第240卷(1998年)),19-28,14
[23] Truelove,J.K。;Klein,R.I。;McKee,C.F。;霍利曼,J.H。;豪厄尔,L.H。;Greenough,J.A。;Woods,D.T.,具有三维自适应网格细化的自引力流体动力学:分子云坍塌和碎裂的方法和应用,天体物理学。J.,495,2,821-852(1998)
[24] Teyssier,R.,自适应网格细化的宇宙流体动力学,Astron。天体物理学。,385, 1, 337-364 (2002)
[25] 米尼亚蒂,F。;Martin,D.F.,魅力中具有自适应网格细化的约束输运磁流体动力学,天体物理学。补充期刊。,195, 1, 5 (2011)
[26] 克拉夫,K。;菲格拉斯,P。;芬克尔,H。;Kunesch,M。;Lim,E.A。;Tunyasuvunakool,S.,GRChombo:自适应网格细化的数值相关性,Class。量子引力。,32, 245011 (2015) ·Zbl 1331.83003号
[27] 宋,P。;DeZeeuw,D.L。;贡博西,T.I。;格罗斯,C.P.T。;Powell,K.G.,《向北行星际磁场的太阳风-磁层相互作用的数值研究》,J.Geophys。研究,104,A12,28361(1999)
[28] 安德森,M。;Hirschmann,E。;Liebling,S.L。;Neilsen,D.,具有自适应网格细化的相对论MHD,Class。量子引力。,23, 6503 (2006) ·Zbl 1133.83343号
[29] 弗罗芒,S。;Hennebelle,P。;Teyssier,R.,用于天体物理MHD的具有约束传输和自适应网格细化的高阶Godunov格式,Astron。天体物理学。,457, 371-384 (2006)
[30] Matsumoto,T.,原恒星坍缩自适应网格细化的自引力磁流体力学,Publ。阿童木。Soc.Jpn.公司。,59, 5, 905-927 (2007)
[31] 坎宁安,A.J。;弗兰克,A。;瓦尼尔,P。;米特兰,S。;Jones,T.W.,用约束输运和自适应网格细化模拟磁流体动力学流动;AstroBEAR代码的算法和测试,Astrophys J.Suppl.Ser。,519-542 (2009)
[32] 米尼亚蒂,F。;Colella,P.,《混合双曲线+(N)-体系统的块结构自适应网格和时间优化》,J.Compute。物理。,227, 1, 400-430 (2007) ·Zbl 1128.85007号
[33] 范德霍尔斯特,B。;Keppens,R.,《笛卡尔和曲线坐标系中的混合块-AMR:MHD应用》,J.Compute。物理。,226, 1, 925-946 (2007) ·Zbl 1310.76133号
[34] Zanni,C。;法拉利,A。;罗斯纳,R。;博多,G。;Massaglia,S.,《开普勒吸积盘喷流加速的MHD模拟:盘电阻率的影响》,Astron。天体物理学。,469, 811-828 (2007) ·Zbl 1129.85004号
[35] Duffin,D.F。;Pudritz,R.E.,《模拟恒星形成中的水磁过程:将双极扩散引入自适应网格细化代码》,Mon。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,391,41659-1673(2008)
[36] Hennebelle,P。;Ciardi,A.,磁化原恒星核心坍缩期间的圆盘形成,Astron。天体物理学。,506, 29-32 (2009)
[37] Commercon,B。;Hennebelle,P。;审计,E。;Chabrier,G。;Teyssier,R.,小规模碎片的辐射、磁性和数值反馈,Astron。天体物理学。,510, 3 (2010)
[38] 艾蒂安,Z.B。;Liu,Y.T。;Shapiro,S.L.,《动态时空中的相对论磁流体动力学:一种新的自适应网格细化实现》,Phys。D版,第部分。字段,82,8,084031(2010)
[39] 米农,A。;Zanni,C。;Tzeferacos等人。;范·斯特拉伦,B。;科尔拉,P。;Bodo,G.,《天体物理流体动力学自适应网格计算的冥王星代码》,《天体物理学》。补充期刊。,198, 1, 7 (2011)
[40] Jiang,R.L。;方,C。;Chen,P.F.,一种用于天体物理的具有自适应网格细化和并行化的新型MHD代码,计算。物理学。社区。,183, 8, 1617-1633 (2012) ·Zbl 1307.85001号
[41] 穆勒,J。;西蒙,S。;Wang,Y.C。;Motschmann,美国。;海纳,D。;舒勒,J。;叶伟华(Ip,W.H.)。;Kleindienst,G。;Pringle,G.J.,《水星双磁层顶的起源:与A.I.K.E.F.的3D混合模拟研究》,伊卡洛斯,218,1,666-687(2012)
[42] 松本,M。;Usui,H。;Nunami,M。;中村,M。;Shinohara,I.,磁化物体迷你磁层的二维AMR-PIC等离子体模拟,等离子体聚变研究杂志,820406132(2013)
[43] O.扎诺蒂。;Dumbser,M.,具有时空自适应网格细化的高阶特殊相对论流体动力学代码,计算。物理学。社区。,188, 21 (2013)
[44] Bryan,G.L。;诺曼,M.L。;奥谢,B.W。;Abel,T。;怀斯,J.H。;图尔克,M.J。;Reynolds,D.R。;柯林斯特区。;王,P。;Skillman,S.W。;B.史密斯。;Harkness,R.P。;博尔德纳,J。;Kim,J.-h。;库伦,M。;Xu,H。;Goldbaum,N。;Hummels,C。;Kritsuk,A.G。;Tasker,E。;Skory,S。;辛普森,C.M。;哈恩,O。;Oishi,J.S。;所以,G.C。;赵,F。;岑·R。;Li,Y.,Enzo:天体物理学自适应网格优化代码,Astrophys。补充期刊。,211, 2, 19 (2014)
[45] X·冯。;湘,C。;钟,D。;周,Y。;Yang,L。;Ma,X.,SIP-CESE六面体网格自适应网格细化太阳风MHD模型,计算。物理学。社区。,185, 7, 1965-1980 (2014)
[46] Wang,J。;X·冯。;杜,A。;Ge,Y.,通过AMR-CESE-MHD方法模拟太阳风和土星磁层之间的相互作用,J.Geophys。研究空间物理。,119, 12, 9919-9930 (2014)
[47] 贾布罗诺夫斯基,C。;共和国Oehmke。;Stout,Q.F.,大气环流模型的块结构自适应网格和简化网格,Philos。变速器。R.Soc.,数学。物理学。工程科学。,367, 1907, 4497-4522 (2009) ·Zbl 1192.86007号
[48] Blayo,大肠杆菌。;Debreu,L.,《有限差分海洋模型的自适应网格细化:首次实验》,J.Phys。海洋学家。,29, 6, 1239-1250 (1999)
[49] 桑蒂利,E。;Scotti,A.,具有自适应细化的分层海洋模型,J.Compute。物理。,291,60-81(2015)·Zbl 1349.86027号
[50] Liu,Y.L.Y。;Sarris,C.,用多级动态自适应网格细化FDTD方法快速时域模拟光波导结构,J.光波技术。,24, 3235-3247 (2006)
[51] Sizyuk,V。;Hassanein,A.,《正常运行和中断期间NSTX性能的综合自我分析》,J.Nucl。材料。,438,补遗,S809-S813(2013)
[52] 张杰。;Ni,M.J.,非结构化笛卡尔自适应系统上复杂边界MHD流动的一致保守格式,J.Compute。物理。,256, 520-542 (2014) ·Zbl 1349.76411号
[55] 古代尔,T。;艾伦·G。;Lanfermann,G。;马萨诸塞州。;Radke,T。;塞德尔,E。;Shalf,J.,《仙人掌框架和工具包:设计和应用》(The cactus framework and toolkit:design and applications),(High-Perform.Comput.Compute.Sci..High-Pperform.Comput.Compute-Sci.,VECPAR 2002(2003)),197-227·Zbl 1027.65524号
[58] MacNeice,P。;Olson,K.M。;莫巴里,C。;De Fainchtein,R。;Packer,C.,PARAMESH:一个并行自适应网格精化社区工具包,Comput。物理学。社区。,126, 330-354 (2000) ·Zbl 0953.65088号
[60] Fryxell,B。;Olson,K。;Ricker,P。;蒂姆斯,F.X。;Zingale,M。;兰姆·D·Q。;麦克尼斯,P。;罗斯纳,R。;特鲁兰,J.W。;Tufo,H.,FLASH:用于模拟天体物理热核闪光的自适应网格流体动力学代码,Astrophys。补充期刊。,131, 1, 273-334 (2000)
[61] 勒弗勒,F。;Faber,J。;Bentivegna,E。;博德,T。;Diener,P。;哈斯,R。;Hinder,I。;公元前Mundim。;Ott,C.D。;Schnetter,E。;艾伦·G。;坎帕内利,M。;Laguna,P.,《爱因斯坦工具包:相对论天体物理学的社区计算基础设施》,课堂。量子引力,29,11,115001(2012)·Zbl 1247.83003号
[62] Goto,R。;Miura,H。;伊藤,A。;佐藤,M。;Hatori,T.,Hall和回旋粘度对二维矩形板中Rayleigh-Taylor不稳定性的影响,《等离子体聚变研究杂志》,9,1403076(2014)
[63] Goto,R。;Miura,H。;伊藤,A。;佐藤,M。;Hatori,T.,在双流体和有限拉莫尔半径效应下,通过Rayleigh-Taylor生长在二维板中形成具有陡峭密度梯度的大规模结构,Phys。Plasmas,22,3,文章032115 pp.(2015)
[64] Usui,H。;纳加拉,A。;努纳米,M。;Matsumoto,M.,基于块的AMR仿真计算框架的开发,Proc。计算。科学。,29, 2351-2359 (2014)
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