天体物理湍流对流问题：无边界层中的热对流

从底部加热的流体层中的热对流通常通过实验实现，并在理论上处理为具有固定边界，在这些边界上规定了温度和速度场的条件。附着在上边界和下边界上的热边界层和速度边界层在很大程度上决定了高瑞利数下湍流对流的性质。在热对流的自然实现中，固定边界通常不存在。本文研究了由位于稳定分层流体层中的等尺寸冷却源下方的平面热源驱动的对流的性质。不可避免的边界不会影响对流流动，因为它们通过几乎静止的稳定分层区域与活跃对流层分离。对流的起始发生在内部不稳定分层区域，其中平均温度梯度反转。但在对流振幅较高时，反转的水平平均温度梯度区域消失，使得平均温度的垂直导数不再改变符号。