Modelling shear flows with smoothed particle hydrodynamics and grid‐based methods
Modelling shear flows with smoothed particle hydrodynamics and grid‐based methods
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使用平滑粒子流体动力学和基于网格的方法模拟剪切流
DOI：
10.1111/j.1365-2966.2010.17039.x
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发表时间：
1945
影响因子：
4.8
通讯作者：
Price D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
V. Walch;S. Heitsch F. Schartmann M. Burkert A. ;Price D.
鉴于切变流在天体物理气体动力学中的重要性，我们对开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHI）的演化进行了分析和数值研究。推导了含粘性耗散的二维KHI的色散关系。所得的增长率表达式然后用于根据特定代码和物理参数估计四种数值方案的固有粘度。我们的一组数值格式包括Tree-SPH编码、Price开发的另一种光滑粒子流体动力学（SPH）公式以及有限体积网格编码flashandpluto。在第一部分中，我们明确地证明了耗散抑制机制（如Balsara粘度）对KHI演变的影响。在此范围内，增加的密度对比度导致KHI的抑制持续增加（在6:1或更高的对比度下完全抑制）。可选的SPH配方包括人工导热系数，可再现分析预期的增长率，密度对比为10:1。第二部分讨论了flash和pluto的剪切流演化。两种规范的结果一致的非粘性演化（在相同以及不同密度的情况下）与分析预测一致。用flash研究的黏性演化与分析预测有轻微偏差。
Given the importance of shear flows for astrophysical gas dynamics, we study the evolution of the Kelvin–Helmholtz instability (KHI) analytically and numerically. We derive the dispersion relation for the two-dimensional KHI including viscous dissipation. The resulting expression for the growth rate is then used to estimate the intrinsic viscosity of four numerical schemes depending on code-specific as well as on physical parameters. Our set of numerical schemes includes the Tree-SPH codevine, an alternative smoothed particle hydrodynamics (SPH) formulation developed by Price and the finite-volume grid codesflashandpluto. In the first part, we explicitly demonstrate the effect of dissipation-inhibiting mechanisms such as the Balsara viscosity on the evolution of the KHI. Withvine, increasing density contrasts lead to a continuously increasing suppression of the KHI (with complete suppression from a contrast of 6:1 or higher). The alternative SPH formulation including an artificial thermal conductivity reproduces the analytically expected growth rates up to a density contrast of 10:1. The second part addresses the shear flow evolution withflashandpluto. Both codes result in a consistent non-viscous evolution (in the equal as well as in the different density case) in agreement with the analytical prediction. The viscous evolution studied withflashshows minor deviations from the analytical prediction.
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DOI：
10.1088/0067-0049/184/2/298
发表时间：
2008-02
期刊：
The Astrophysical Journal Supplement Series
影响因子：
--
作者：
M. Wetzstein;A. Nelson;T. Naab;Andreas Burkert
通讯作者：
M. Wetzstein;A. Nelson;T. Naab;Andreas Burkert
用于星系形成模拟的平滑粒子流体动力学：改进多相气体、恒星形成和超新星反馈的处理
DOI：
--
发表时间：
2002
期刊：
影响因子：
--
作者：
S. Marri;S. W. Mpa;Garching
通讯作者：
Garching
DOI：
10.1086/317828
发表时间：
2000
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
R. Thacker;R. Thacker;R. Thacker;H. Couchman;H. Couchman
通讯作者：
H. Couchman
DOI：
10.1086/304202
发表时间：
1997-01
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
M. Vietri;A. Ferrara;F. Miniati
通讯作者：
M. Vietri;A. Ferrara;F. Miniati
DOI：
--
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
--
作者：
H. Kotarba;H. Lesch;K. Dolag;T. Naab;Peter H. Johansson;F. Stasyszyn
通讯作者：
F. Stasyszyn