具有辐射表面的近多方模拟

太阳和恒星对流的研究通常采用简单的多方模型，使用扩散近似而不是求解正确的辐射转移方程。这样可以分别控制流体静力学参考解的多方指数、顶部和底部之间的温度对比度以及瑞利数和佩克莱数。我们通过使用具有可自由调节系数的Kramers类不透明度，在灰体近似下包含辐射转移来扩展此类研究。我们研究了这些模型的性质，并与扩散近似的结果进行了比较。我们使用Pencil Code，这是一个高阶有限差分代码，其中辐射采用长特征线法处理。源函数由普朗克函数给出。不透明度写为kappa=kappa_0 rho^a T^b，其中b从-3.5变化到+5，kappa_0变化四个数量级。我们考虑了一组一维模型，并与扩散近似进行了比较。除了b=5的情况，我们发现了具有近乎多方分层和接近n=(3-b)/(1+a)的多方指数的一维流体静力学平衡，涵盖了对流稳定（n>3/2）和不稳定（n<3/2）的情况。对于b=3和a=-1，n的值先验未定义，n的实际值取决于区域的深度。对于大的kappa_0值，热调整时间变长，佩克莱数和瑞利数变大，温度对比度增加，因此不再是一个独立的输入参数，除非斯特藩-玻尔兹曼常数被认为是可调的。具有Kramers类不透明度的适当辐射转移为研究具有辐射表面的分层层提供了一种有用的工具，其方式比使用扩散近似的多方模型更物理。