球壳Rayleigh-Bénard对流的广义曲线解算器
摘要：三维有限差分求解器已经针对球壳中的Boussinesq对流问题进行了开发和实现。该求解器使用雅各比变换将任何复杂的曲线域转化为等效的笛卡尔域，并在后者中求解控制方程。这个特性使得求解器能够考虑行星和恒星对流区域的非球形形状的影响。除了使用MPI进行并行化外，使用管道交替方向隐式方案和HYPRE多重网格加速器来处理粘性项使得求解器能够高效地进行高保真度的直接数值模拟。我们对三个雷利数为$Ra=10^5, 10^7$和$10^8$的Rayleigh-Bénard对流进行了模拟，同时将Prandtl数保持为单位($Pr=1$)。平均径向温度分布和Nusselt数在定性和定量上都与现有文献非常匹配。湍动动能收支平衡除了与局部Kolmogorov尺度相比格点间距相对大小的差异外还保证了足够的空间分辨率。
作者：Souvik Naskar, Karu Chongsiripinyo, Anikesh Pal, Akshay Jananan
论文ID：2305.17875
分类：Computational Physics
分类简称：physics.comp-ph
提交时间：2023-05-30