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球壳对流中对光度、离心力与边界条件的敏感性

太阳与恒星天体物理 2019-12-16 v2

摘要

我们测试了流体动力学与磁流体动力学湍流对流模拟关于马赫数、热与磁边界条件以及离心力的敏感性。我们发现改变光度(其同时控制马赫数)对大尺度动力学仅有微小影响。从两种下磁边界条件公式(要么电场要么电流密度消失)的比较中也可得出类似结论。离心力对解有影响,但仅当其相对于重力加速度的量级比太阳中大两个数量级时才显著。最后,我们发现光球物理的参数化(通过显式冷却项或增强辐射扩散)比热边界条件更为重要。特别地,带冷却的运行往往导致更各向异性的对流以及相对于Taylor-Proudman态的更强偏离。总之,此处采用Pencil Code的完全可压缩方法被证明是有效的,同时仍允许考虑迥异的时间尺度。

关键词

引用

@article{arxiv.1807.09309,
  title  = {Sensitivity to luminosity, centrifugal force, and boundary conditions in spherical shell convection},
  author = {Petri J. Käpylä and Frederick A. Gent and Nigul Olspert and Maarit J. Käpylä and Axel Brandenburg},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1807.09309},
  year   = {2019}
}

备注

26 pages, 14 figures, accepted to GAFD Special issue on 'Physics and Algorithms of the Pencil Code'