对流边界碳火焰中的湍流化学扩散

有人提出，对流过冲引发的混合能够破坏超级渐近巨星分支恒星中碳爆燃的内向传播。为验证该理论，我们研究了对流边界碳火焰的理想化模型，利用伪谱代码 Dedalus 对 Boussinesq 方程进行三维流体动力学模拟。由于火焰传播时标远长于对流时标，我们将火焰近似为空间固定，仅考虑其对流体浮力的作用。通过演化被动标量场，我们推导出了由对流产生的湍流化学扩散系数随高度的变化关系 $D_{\rm t}(z)$。当由湍流化学扩散系数 $D_{\rm t}$ 设定的化学混合时标短于由热扩散系数 $\kappa$ 设定的火焰传播时标（即 $D_{\rm t}>\kappa$）时，对流可使火焰停滞。然而，我们发现大部分火焰区域满足 $D_{\rm t}<\kappa$，因为对流羽流的密度不足以穿透火焰。外推至真实恒星条件，这意味着对流混合无法使碳火焰停滞，且“混合碳-氧-氖”白矮星并非恒星演化的典型产物。