布辛尼斯克球壳中的对流 overshooting 与穿透
太阳与恒星天体物理
2019-01-16 v1 流体动力学
摘要
我们研究了湍流对流运动从对流区（CZ）向下方稳定区（RZ）延伸的相关动力学。为此，我们在球壳几何下、于布辛尼斯克近似中求解纳维-斯托克斯方程，运行了一系列三维直接数值模拟。我们观察到，湍流运动向稳定分层区的 overshooting 取决于三个不同参数：RZ 的相对稳定性、两者之间的过渡宽度，以及湍流的强度。在所研究的情形中，这些运动部分改变了热分层并诱导了热混合，但效率不足以将名义 CZ 进一步向下延伸至稳定区。我们发现，对流区之下的动能可由半高斯剖面建模，其振幅和宽度可对所有模拟事先预测。我们考察了与运动向 RZ 延伸深度相关的不同动力学长度尺度，发现它们均与源于简单能量论证的长度尺度标度极好。我们讨论了我们的发现对一维恒星演化计算的意义。
引用
@article{arxiv.1810.06700,
title = {Convective overshooting and penetration in a Boussinesq spherical shell},
author = {Lydia Korre and Pascale Garaud and Nicholas Brummell},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.06700},
year = {2019}
}