He 壳燃烧对流的流体力学模拟

我们报告了 He 壳燃烧对流的首次多维流体力学模拟。具体而言，我们研究了在初始质量为两太阳质量、金属丰度 Z=0.01 的星体演化轨迹的第 15 次热脉冲时刻的壳浴对流性质。这一选择代表了低质量渐进星系热脉冲的一个典型例子。我们采用一组多项式函数构建初始垂直分层结构，以模拟星体演化结构。对流由位于不稳定层底部薄层中的恒定体积加热驱动。我们进行了不同分辨率和加热率的二维模拟计算，还包括一次低分辨率的三维运行。计算域包含 11.4 个压力比例高度。He 壳燃烧对流由大型对流细胞主导，这些细胞位于对流层下半部分。对流卷流呈近圆形外观，因为存在集中机制——下沉流的密度分层以及局部涡流加热产生的上流——但下沉流似乎更集中。He 壳燃烧对流在稳定层上方和下方产生丰富的引力波谱。我们 1D 混合长度理论模型计算的对流速度与流体模型中均根平均垂直速度在数量级上一致。然而，流体模拟中的速度轮廓更不对称，且在对流层内部呈指数衰减。