三维模拟与混合长理论：I. Renzini的批判
太阳与恒星天体物理
2019-09-04 v1
摘要
Renzini（1987）撰写了一篇关于恒星演化代码中使用的混合长理论（MLT）的有影响力的批判，并得出结论：需要三维（3D）流体动力学模拟来澄清若干重要问题。我们批判性地探讨了数值方法的局限性，并得出结论：它们正接近所需的精度。隐式大涡模拟（ILES）自动将大尺度湍流连接到网格尺度以下的Kolmogorov级联，使湍流边界层消除理论中出现的奇点。相干结构之间的相互作用给出多模态行为，驱动间歇性与涨落。雷诺平均（RA）使我们能抽象出适用于恒星演化的边界这一动力学行为的本质特征，并考虑它们如何关联静态边界条件（Richardson、Schwarzschild或Ledoux）。我们利用解析理论与3D高分辨率数值模拟，澄清了关于MLT何时以及为何有效、无效的数个问题。我们的模拟所产生的成分梯度与边界层结构，提示了一种自洽的边界层处理方法，消除了对“对流超射”和“半对流”临时程序的依赖。在 companion paper（ companion paper）中，我们量化了数值分辨率的充分性，在无天文定标的情况下确定了耗散长度尺度（“混合长”），量化了弱分层下与Kolmogorov五分之四律的一致度，并将MLT推广至强分层情形。
引用
@article{arxiv.1810.04653,
title = {3D Simulations and MLT: I. Renzini's Critique},
author = {W. David Arnett and Casey Meakin and Raphael Hirschi and Andrea Cristini and Cyril Georgy and Simon Campbell and Laura Scott and Etienne Kaiser},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.04653},
year = {2019}
}