ExoCubed：一种基于黎曼求解器的立方球动态核心，用于行星大气

摘要：球面上的计算流体动力学与地球物理流体动力学的全球模拟相关。使用常规的球极（或经纬度）网格会在极点出现奇异性，与赤道相比，极点的单元格大小小几个数量级。为了解决这个问题，我们开发了一种具有等角立方球配置的一般环流模型（动态核心）。该模型基于模拟行星上非静水大气模型，采用基于黎曼求解器的动态核心的有限体积数值方案和垂直隐式修正方案。这种水平配置的变化使全球模拟的速度比在中等分辨率下拥有相似单元数的经纬度网格快20倍。我们进行了从二维浅水模型到三维一般环流测试的标准测试，包括类似地球的行星和浅热木星，以验证模型的准确性。本文所述方法是通用的，可以将现有的笛卡尔几何有限体积水动力学模型转换为球面几何。