球壳中过冲对流动力学：密度分层与自转的影响

湍流运动从对流区向相邻稳定分层区的过冲在恒星内部动力学中起着重要作用，因为该过程可能导致化学物种混合，并有助于角动量和磁场的输运。我们展示了一系列完全非线性、三维（3D）球壳中过冲对流的 anelastic 模拟，重点研究过冲动力学对密度分层和自转的依赖性——这两者都是恒星中的关键要素，但此前尚未通过全球模拟系统地共同研究。我们证明，过冲长度尺度并非对流区密度分层的简单单调函数，而是取决于两区密度分层之比。此外，我们发现过冲长度尺度随罗斯贝数 Ro 减小而减小，并按 Ro$^{0.23}$ 缩放，同时它还依赖于纬度，较高的罗斯贝数情形导致较弱的纬度变化。我们考察了由自转产生的平均流，发现它们延伸超过对流区底部进入稳定区。我们的发现可能有助于更好地理解恒星对流区与辐射区之间的动力学相互作用，并启发未来相关研究，特别是关于太阳差旋层及其与过冲区重叠的含义。